高速网络中TCP拥塞控制研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:speedwen
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作为一种非常重要的传输层协议以及网络中端到端拥塞控制的主要组成部分,TCP在各种网络环境中的性能一直以来都受到广泛关注。TCP的性能主要是由其拥塞控制算法决定的。与此同时如今具有大的时延带宽积的高速网络正在随着技术的进步而逐渐出现并被应用于实际的生产和生活环境中。近些年来,针对这样的网络,有很多的拥塞控制算法被提出来用以改进TCP的性能。本文研究了高速网络上TCP拥塞控制算法,主要包括以下的三部分工作:提出一种新的TCP拥塞控制算法、利用NS-2仿真平台验证算法性能以及在Linux系统上实现并在实际的网络中测试。现如今的网络中有很多不同类型的高速TCP拥塞控制算法,可以大致分成基于丢包、基于延迟以及前两者的混合这三种类型。但是其中基于丢包的这些高速的TCP协议存在潜在的对于已经在网络中广泛应用的Reno的不公平性,这会严重的损害在同一条瓶颈链路上Reno的吞吐量。另一方面,纯粹的基于延迟的流在和基于丢包的流的竞争中没有优势。在本文中,我们提出了一种基于控制论的新的混合的TCP拥塞控制算法:Hybrid High Speed-TCP(HHS-TCP)。它是一种基于丢包和基于延迟思想的协同方法。HHS-TCP的发送速度由两种不同的机制共同决定。新算法能够在当链路的带宽没有得到充分利用时快速增长发送速度,当瓶颈链路排队延迟增大则减小发送速率。HHS-TCP提供了良好的带宽利用率的扩展性,同时也能提供较好友好性。为了验证我们提出的新算法的性能,作者使用了NS-2仿真平台做了较为全面的测试。通过对随机丢包链路单个流的吞吐量以及分别在Drop-tail和RED两种不同的路由策略下多个流的吞吐量的测量,可以看出HHS-TCP的带宽利用率更高;同时通过比较不同类型的高速TCP协议与Reno之间在同一条瓶颈链路共同竞争时的吞吐量的比例,看出混合型的HHS-TCP能够取得较好的公平性。此外为了能够在实际的网络中测试新算法的性能以及应用到实际的网络业务中,在分析了Linux中TCP协议栈结构的基础上,我们将新算法在Linux系统中以模块化的形式实现,方便加载和删除。在实际的局域网中使用新的模块进行文件传输的测量,结果显示新算法能够比之前的协议提高10%-15%左右。本文的主要贡献和创新有:本文通过研究网络中的拥塞问题以及TCP中的拥塞控制算法,分析了拥塞产生的原因以及对拥塞控制算法的评价方法,提出了一种新的基于混合机制的拥塞控制算法,该算法能在高速网络中获取高的带宽利用率的同时保持对传统TCP协议的公平性。同时我们将新算法通过模块化的方式在Linux系统中加以实现,实际测试显示新算法具有一定的实用价值。
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