TCP友好拥塞控制策略研究

论文摘要

以TCP/IP协议为基础的Internet自从九十年代以来,其网络规模不断壮大,拓扑结构日益复杂,网络用户飞速增长,网络应用日渐丰富,这使得网络拥塞问题也日趋严重。拥塞会造成丢包和吞吐量等网络性能指标剧烈下降,严重影响网络资源的利用率。因此拥塞控制一直是当前网络领域研究的热点问题。互联网主要是依靠TCP端到端的拥塞控制来避免网络拥塞,但是光靠源端的拥塞控制策略无法满足复杂网络中各个应用的要求。在中间节点中引入适当的拥塞控制机制,可以及早地发现拥塞并能预防及减少拥塞,所以路由器中的拥塞控制策略成为了一个研究热点。这些年来,随着音频、视频等实时多媒体应用出现在互联网上,UDP流量在互联网上越来越多。由于UDP流没有拥塞控制机制,从而造成了对TCP流不友好的问题,TCP流得不到公平的带宽、甚至“饿死”,严重时还会造成网络崩溃,严重影响网络性能。因此有必要对UDP流进行拥塞控制,保证对TCP流的友好性。本文从源端系统和路由器两个方面来研究当前的拥塞控制算法,在此基础上对TCP友好拥塞控制进行了深入的研究。本文的主要内容如下：首先,针对Internet上UDP和TCP共同传输的问题,提出了一种基于分组丢弃的主动队列管理算法NF-RED。该算法根据流的历史丢包信息,通过设置一个阈值来识别非TCP友好流,并通过加大惩罚的力度来实现两者共存传输的公平性。其次,本文结合源端和路由器提出一种TCP友好的UDP拥塞控制机制EFCC。通过端主机和网络中的路由器互相配合,UDP发送速率根据接收端的反馈来进行调整,依靠路由器来及早发现拥塞。最后,本文通过实验验证了所提出的算法在UDP和TCP共同传输下,与原算法比较,在吞吐量,公平性等方面有了较明显的提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 网络拥塞控制的研究现状
• 1.2.1 源端拥塞控制研究现状
• 1.2.2 中间节点拥塞控制研究现状
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 研究内容和意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 论文组织结构
• 第2章 网络拥塞控制基础概述
• 2.1 拥塞控制概述
• 2.2 源端拥塞控制策略
• 2.2.1 TCP拥塞控制策略
• 2.2.2 TCP友好拥塞控制策略
• 2.3 中间节点的拥塞控制
• 2.3.1 队列调度算法
• 2.3.2 队列管理策略
• 2.4 TCP友好
• 2.5 小结
• 第3章 基于分组丢弃的主动队列管理
• 3.1 随机早期检测算法
• 3.1.1 算法基本原理
• 3.1.2 相关RED算法及其不足
• 3.2 NF-RED算法
• 3.2.1 算法设计目标
• 3.2.2 算法基本思路
• 3.3 NF-RED算法具体实现
• 3.3.1 算法参数
• 3.3.2 设计流程
• 3.4 小结
• 第4章 基于UDP的拥塞控制机制
• 4.1 EFCC机制概述
• 4.1.1 拟解决问题
• 4.1.2 设计目标
• 4.2 端到端拥塞控制策略
• 4.2.1 发送方速率控制函数
• 4.2.2 参数设定
• 4.2.3 接收端反馈机制
• 4.2.4 发送端速率调整
• 4.3 路由器控制策略
• 4.3.1 显示拥塞指示ECN
• 4.3.2 丢弃概率计算
• 4.4 小结
• 第5章 仿真实验与性能分析
• 5.1 网络模拟仿真器NS2
• 5.1.1 NS2简介
• 5.1.2 NS2目录结构
• 5.1.3 NS2模拟仿真流程
• 5.2 模拟环境介绍
• 5.3 NF-RED仿真实验与性能分析
• 5.3.1 UDP对TCP的影响
• 5.3.2 不同传输延迟下的TCP流的影响
• 5.4 EFCC仿真实验与性能分析
• 5.4.1 吞吐量的比较
• 5.4.2 平滑系数比较
• 5.4.3 友好性比率
• 5.5 小结
• 第6章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 进一步的工作
• 参考文献
• 致谢