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近年来,伴随着互联网各种应用的兴起,用户对网络带宽的需求不断增长,然而使用单一路径的TCP传输协议已逐渐暴露出不能适应网络发展的局限性,与此同时,网络接入设备成本降低、接入技术多样化,使利用多网络接口实现数据的多路径并行传输成为可能。在2009年,IETF组织建立的MPTCP WG(MultiPathTransport Control Protocol Workgroup)负责MPTCP标准化工作研究。MPTCP允许在一个连接中创建多个子连接并行传输数据,提供多路的TCP服务,通过多个端到端的连接,将数据流分发到多条路径上,提高吞吐量及网络恢复性,同时因其能够向后兼容TCP,支持现有协议及中间件(防火墙,代理等),因而受到业界的广泛关注。
本文主要从公平性和均衡拥塞两方面对MPTCP拥塞控制算法进行研究。
1)在公平性方面,考虑到传统TCP拥塞控制算法运用到MPTCP中,MPTCP连接在共享瓶颈处对TCP连接形成N倍(子连接个数)的侵害性,引起公平性问题;研究并给出基于瓶颈链路公平性的拥塞控制算法(FBCC: Fairness of BottleneckCongestion Control),算法依据宽容的公平性定义准则,即在共享瓶颈处MPTCP连接的总带宽之和不得高于单TCP连接所获得带宽,推导出连接公平因子αr和减小因子βr,从而确保在瓶颈链路处MPTCP连接和TCP连接公平地共享可用带宽,有效控制MPTCP连接的侵略性。
2)在均衡拥塞方面,考虑到LIA算法采用Coupled算法的窗口增长机制、Uncoupled算法的窗口减少机制,其性能是Coupled算法和Uncoupled算法性能的折中,以牺牲少许资源池为代价减少路径抖动性,在网络资源最大化上存在提升的空间;研究并给出基于丢包均衡的拥塞控制算法(D-LIA: Drop-based LinkedIncrease),算法能够依据现有网络的拥塞状态分类,相应变化加速因子和减速因子,将数据从高拥塞度子流转移到低拥塞度子流上传输,实现自适应均衡拥塞,快速达到网络资源池状态。
在NS-3上通过修改协议模块实现FBCC算法和D-LIA算法实验仿真,仿真结果表明FBCC算法能够确保MPTCP子连接与TCP连接公平的共享瓶颈带宽;D-LIA算法能够快速达到网络资源池状态,且较原算法(LIA)提高连接吞吐量。