基于XCP协议的拥塞控制算法研究

论文摘要

XCP协议是针对高带宽时延乘积网络而提出的一种新协议。XCP协议扩展了ECN显式拥塞指示机制,它通过在拥塞头携带控制信息极大地改善了英特网的拥塞控制。路由器能通知发送端瓶颈链路的拥塞程度而不是网络是否拥塞,发送端就可以根据网络的状态相应的增加和减少它的发送窗口。无论在传统的网络环境中还是在高带宽时延乘积网络的环境中,XCP比TCP在效率性、公平性以及稳定性方面表现得都更出色。本文首先对TCP协议存在的问题进行了阐述,随着每一流的带宽时延乘积的增长,在不考虑排队方案的条件下,TCP协议变得不稳定和效率低下。接着对拥塞控制国内外研究现状进行了简单介绍。然后对XCP协议的结构和执行算法进行详细分析,并对协议做了相应仿真,仿真结果表明在高带宽时延乘积网络中,XCP协议比TCP协议能更好的保持效率、公平性和稳定性。然后,根据对XCP协议的参数α和β进行的实验研究,发现α对网络的利用率影响较大,β对于清空路由器中的队列的时间有着明显的影响。参数都是效率和稳定性之间的折衷,还有可以调节的范围。针对XCP的α参数在网络中流的个数变化明显以及链路带宽相差比较大的网络环境中影响带宽利用率提高的问题,采用了一种自适应的改进算法,该算法基于平均队列变化率来判断网络的稳定状态,并依此调整参数α。运用NS2仿真工具对使用改进算法后的网络的吞吐量、网络链路带宽利用率进行分析,结果表明,该算法能有效提高网络带宽利用率,同时能保持网络的稳定状态。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 TCP拥塞控制协议算法存在的问题
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容和论文安排
• 第2章 XCP协议框架结构分析
• 2.1 TCP-Reno拥塞控制协议的稳定性分析
• 2.1.1 建立模型
• 2.1.2 稳定性分析
• 2.2 XCP协议的框架
• 2.3 XCP协议端系统行为
• 2.3.1 XCP协议的发送方
• 2.3.2 XCP协议的接收方
• 2.4 XCP路由器结构分析
• 2.4.1 拥塞控制器
• 2.4.2 公平控制器
• 2.5 XCP协议基于价格框架的分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 XCP协议的仿真分析
• 3.1 XCP协议的终端程序分析
• 3.1.1 发送端处理程序
• 3.1.2 接收端处理程序
• 3.2 路由器处理程序分析
• 3.3 XCP协议的仿真与性能分析
• 3.3.1 仿真环境的选择
• 3.3.2 仿真脚本分析与参数设置
• 3.3.3 XCP协议的性能分析
• 3.3.4 XCP流和 TCP流共享瓶颈链路的仿真与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 XCP协议参数分析及改进
• 4.1 XCP拥塞控制器中参数的分析
• 4.1.1 XCP拥塞控制器中α参数的分析
• 4.1.2 XCP拥塞控制器中β参数的分析
• 4.2 XCP协议拥塞控制器中参数的一种改进算法
• 4.2.1 改进算法的思想
• 4.2.2 改进算法的实现及分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 改进算法的仿真与性能分析
• 5.1 仿真参数设置
• 5.2 XCP协议的稳定性分析
• 5.3 仿真与性能分析
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文