擁塞控制端算法研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是高帶寬時(shí)延乘積網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，現(xiàn)有的TCP擁塞控制機(jī)制已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求，越來(lái)越多的科學(xué)工作者投入到研究TCP擁塞控制的工作中，使其成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 雖然Floyd等人提出將路由器參與到網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制中，以使端節(jié)點(diǎn)可以得到更準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，但這將使得路由器的任務(wù)過(guò)于繁重，并且在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)起來(lái)也有很大的困難。因此，最近幾年人們對(duì)擁塞控制端算法的研究反而變得異?；钴S。

2、這些年出現(xiàn)的比較優(yōu)秀的擁塞控制端算法主要有：HSTCP、STCP、BIC-TCP、CUBIC-TCP、H-TCP和Fast-TCP。這些算法從不同的側(cè)重點(diǎn)出發(fā)，旨在提高網(wǎng)絡(luò)控制擁塞的能力，使網(wǎng)絡(luò)能快速地響應(yīng)和解除擁塞，并且能保持整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性、各數(shù)據(jù)流之間的公平性、收斂性和高的帶寬利用率等。這些端算法都使用了和式增長(zhǎng)積式減少（AIMD）的方式來(lái)調(diào)節(jié)擁塞窗口，所不同的是窗口的增長(zhǎng)參數(shù)和遇到擁塞時(shí)的減少參數(shù)β的取值，也正因?yàn)檫@兩個(gè)參數(shù)的差

3、異使得各算法的性能大相徑庭。 本文基于通用的AIMD模型和各算法的響應(yīng)函數(shù)從理論上研究了影響算法性能的各種因素，指出了算法存在的不足，另外，還使用模擬工具NS-2進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論分析的結(jié)果。理論和實(shí)驗(yàn)都表明H-TCP算法的綜合性能比較優(yōu)秀。但在對(duì)H-TCP算法的理論分析、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)H-TCP算法的RTT公平性和TCP友好性不好，不同RTT的流在運(yùn)行過(guò)程中差異很大，在H-TCP流與TCP流共存時(shí)會(huì)搶占TCP流的帶寬。正是

4、基于這兩點(diǎn)，本文最后對(duì)在諸多算法中綜合性能最好的H-TCP進(jìn)行了改進(jìn)。總的來(lái)說(shuō)，本文的研究主要包括以下三點(diǎn)： 1.基于Low等人給出的TCP Reno的流模型求出了幾種重要端算法的流方程和響應(yīng)函數(shù)，針對(duì)目前通用的AIMD模型的擁塞控制端算法進(jìn)行分析并給出了AIMD模型中相鄰兩次擁塞的擁塞窗口的關(guān)系式。 2.利用算法的響應(yīng)函數(shù)、通用的AIMD模型和模擬工具NS-2來(lái)對(duì)新提出的這些端算法從收斂性、穩(wěn)定性、公平性、TCP友

5、好性、RTT公平性、帶寬利用率和窗口調(diào)整方式的影響等方面來(lái)比較分析，結(jié)果表明H-TCP的綜合性能最好。 3.針對(duì)H-TCP的不足之處，提出了一個(gè)新的改進(jìn)算法RH-TCP。RH-TCP從兩個(gè)方面來(lái)改進(jìn)H-TCP算法，一是通過(guò)引入公平因子的方法來(lái)消除一段時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)參數(shù)中RTT的影響來(lái)增強(qiáng)算法的RTT公平性，二是為了保證低帶寬時(shí)協(xié)議的TCP友好性引入了關(guān)系式 =3(1-β)/(1+β)來(lái)保證與TCP流一樣的發(fā)送速率。試驗(yàn)證明RH-T