网络拥塞控制算法的研究

论文摘要

以TCP/IP协议为基础的Internet自从20世纪90年代以来,其网络规模、用户数量及业务量都呈现爆炸式的增长,新型网络应用也不断涌现,网络的参数(如激活的连接数、回路往返时间)动态变化,这些使得网络拥塞的状况愈加严重和复杂。拥塞容易造成传输时延和吞吐量等服务质量(QoS)性能指标下降,严重影响带宽、缓存等网络资源的利用率。因此,拥塞控制一直是网络研究领域的热点问题。Internet主要依赖TCP端到端拥塞控制来避免网络拥塞,以TCP为代表的端到端拥塞控制机制对互联网的稳定运行起了很大的作用。但是随着互联网规模的增长,互连网上的用户和应用都在快速增长,它在很多方面己经不能满足复杂网络中各种应用的需求,拥塞已经成为一个十分重要的问题。近年来,在拥塞控制领域开展了大量的研究工作,拥塞控制算法可以分为两个主要部分:在端系统上使用的源算法和在网络设备上使用的链路算法。在路由器中引入适当的队列管理机制,可以有效地对拥塞进行监测和预防,路由器中的拥塞控制策略己经成为一个研究热点。本课题首先对拥塞现象的产生进行了说明,分析了拥塞现象产生的根源,在源算法和链路算法两个方面总结了拥塞控制算法的研究现状。接着,讨论了几种主要的TCP拥塞控制算法以及一些经典的路由器拥塞控制策略以及对比了这两种控制策略,并阐述了网络拥塞控制的部分最新研究方法和成果。通过归纳、总结互联网拥塞控制的研究现状,主要对TCP层的网络拥塞控制问题进行了分析与研究。然后,在此基础上,提出了一种改进的拥塞控制算法,通过实验结果分析,此算法减少了网络的丢包数和提高网络的吞吐量,最后,分析了进一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 网络中的拥塞现象及原因
• 1.3 网络拥塞控制算法及存在的问题
• 1.4 论文研究内容
• 1.5 论文组织
• 第二章 拥塞现象及拥塞控制算法研究
• 2.1 拥塞现象
• 2.2 拥塞现象产生原因
• 2.3 拥塞控制算法的概况
• 2.3.1 Internet 的网络模型
• 2.3.2 拥塞控制算法设计的困难
• 2.3.3 拥塞控制算法的评价方法
• 2.3.3.1 资源分配的效率
• 2.3.3.2 资源分配的公平性
• 2.4 拥塞控制算法的研究概况
• 2.5 本章小结
• 第三章 拥塞控制算法比较
• 3.1 TCP/IP 体系结构
• 3.2 TCP 层拥塞控制算法
• 3.2.1 TCP Tahoe
• 3.2.2 TCP Reno
• 3.2.3 TCP New Reno
• 3.2.4 TCP Sack
• 3.2.5 TCP Vegas
• 3.3 IP 层拥塞控制算法
• 3.3.1 先进先出（FIFO）
• 3.3.2 公平排队（FQ）和加权公平排队（WFQ）
• 3.3.3 随机检测算法（RED）
• 3.4 两类算法比较
• 3.5 其他拥塞控制算法
• 3.5.1 基于方程的拥塞控制算法
• 3.5.2 适应性虚拟队列
• 3.5.3 TCP Westwood
• 3.6 本章小结
• 第四章 拥塞控制算法改进
• 4.1 各阶段算法改进
• 4.1.1 慢启动
• 4.1.1.1 慢启动存在问题
• 4.1.1.2 改进策略
• 4.1.2 “超时重传”和“快速重传”
• 4.1.2.1 重传存在问题
• 4.1.2.2 改进方案
• 4.1.3 对目的端点主机的拥塞控制策略的改进
• 4.1.3.1 传统算法的不足
• 4.1.3.2 改进方案
• 4.1.4 对路由器拥塞控制策略的改进
• 4.1.4.1 现有的路由算法AQM 介绍
• 4.1.4.2 路由器算法改进
• 4.2 仿真实验
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 总结
• 5.2 下一步工作
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢