面向网络加速的拥塞控制技术研究

论文摘要

随着计算机网络技术的发展,互联网逐渐呈现出一种高带宽、高延迟的特性。传统的TCP拥塞控制算法已经不能适应现有的网络,带宽利用率低下。因此,设计出一个适应高带宽延迟网络的TCP拥塞控制算法显得尤为重要。本文首先介绍了目前高带宽延迟网络拥塞控制算法的研究现状。对现有的三类拥塞控制改进算法,基于显式反馈的拥塞控制算法,基于丢包的拥塞控制算法和基于延迟的拥塞控制算法进行了详细分析和比较,指出了不同的拥塞控制算法的优缺点。针对高延迟环境网页访问性能下降的问题,提出一种针对HTTP协议进行的拥塞窗口改进方案,包括提高慢启动的初始窗口值和设置最低拥塞窗口值。针对传统拥塞控制算法在高延迟网络中存在的低效传输性能问题,本文提出了一种结合丢包和延迟信息对拥塞窗口进行调整的新的拥塞控制算法EBIC。该算法在拥塞避免阶段采用了BIC算法的二分搜索增长机制。并结合了链路延迟和排队延迟来对拥塞窗口进行调整。最后详述了EBIC算法和HTTP加速策略在加速网关Linux内核中的实现。通过搭建的实验室测试环境和真实测试环境对加速网关进行网页加载时间测试和大文件下载吞吐率测试。测试结果表明,加速网关能够有效地提高网页访问的效率和在高延迟环境中下载大文件的带宽利用率。本文最后对所做的研究工作进行了总结,并提出了下一步的研究工作方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 高带宽延迟网络的发展
• 1.2 网络拥塞及传统网络在现有网络环境中存在的问题
• 1.2.1 拥塞的产生
• 1.2.2 传统拥塞控制在现有网络存在的问题
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 高带宽延迟网络下拥塞控制
• 2.1 TCP协议介绍
• 2.2 TCP拥塞控制算法
• 2.3 高带宽延迟网络下拥塞控制
• 2.3.1 显式反馈拥塞控制算法
• 2.3.2 基于丢包拥塞控制算法
• 2.3.3 基于延迟反馈拥塞控制
• 2.4 本章小节
• 第三章 针对HTTP协议的拥塞窗口改进
• 3.1 HTTP协议简介
• 3.2 慢启动初始窗口对HTTP协议性能影响
• 3.3 设置最低拥塞窗口
• 3.4 搭建测试环境
• 3.4.1 Linux测试环境设计
• 3.4.2 Linux测试环境构建
• 3.4.3 实验数据的产生
• 3.5 HTTP加速测试
• 3.5.1 实验室环境测试
• 3.5.2 真实环境测试
• 第四章 高延迟网络下的拥塞避免算法EBIC
• 4.1 EBIC设计思想
• 4.1.1 传统拥塞控制算法在高延迟网络环境存在的问题
• 4.1.2 EBIC设计思想概述
• 4.2 EBIC拥塞控制机制
• 4.2.1 计算拥塞避免阶段增长因子
• 4.2.2 调整拥塞避免阶段增长因子
• 4.2.3 快速重传快速恢复阶段拥塞窗口变化
• 4.3 EBIC在Linux内核中的实现
• 4.3.1 Linux内核拥塞控制机制
• 4.3.2 Linux拥塞控制接口
• 4.3.3 EBIC实现
• 4.4 加速测试
• 4.4.1 实验室环境测试
• 4.4.2 真实环境测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与下一步工作
• 5.1 研究内容和主要创新点
• 5.2 下一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间主要的研究成果