fast tcp与ns-2网络仿真平台研究分析

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1、第11届“挑战杯”广东大学生课外学术科技竞赛参赛作品FASTTCP与NS-2网络仿真平台研究分析摘要：本文首先介绍了一种新的、适用于下一代高速网络的拥塞控制协议FASTTCP及其相对于目前TCP拥塞控制协议的优越性。然后介绍网络仿真平台NS-2与科学绘图工具gnuplot的安装、使用方法，最后说明了在NS-2仿真环境下动态添加FASTTCP协议，构建高速网络拓扑结构，进行网络实验、及实验数据修改、分析和研究方法。1传统TCP存在的缺陷随着Internet的迅猛发展，网络规模、用户和应用急剧增加，随之而来的是日益突出的网络拥塞问题。拥塞控制是确保Internet鲁棒性的关键因素，也是各种

2、网络资源管理和控制机制的基础，因此成为当前国内外计算机网络和控制理论交叉领域研究的一个热点课题。90年代中后期到21世纪以来，Internet得到迅猛发展，传统的传输控制协议已经渐渐暴露出一些缺陷：首先是拥塞现象变得越来越严重；其次是高带宽的网络出现，从100Mbps到1Gbps到10Gbps；最后网络的应用的多样化，音视频应用越来越多，而音视频基本上都是用UDP来传输数据，UDP不提供数据可靠性的保障，同时也没有拥塞控制和流控，因此当UDP和TCP在一起竞争的时候，如果造成丢包的话，此时TCP退避三舍，而UDP照样传输，显然会造成TCP的应用会变得奇慢，当然这个本质不是TCP的问题，

3、但是给TCP带来了问题。2FASTTCP的出现与优越性针对上述问题，TCP拥塞控制进入了新的阶段：加州理工学院网络实验室StevenH.Low等人在源端针对高速、长时延、大容量的高性能网络提出的一种新型高速传输控制协议—FASTTCP协议。FASTTCP是下一代高性能网络的一种新型的传输控制协议，它是建立在Vegas思想的基础上的改进方案，它致力于解决高速、高延时环境下的问题，但它又仅限于对发送方的代码予以修改。和Vegas相比较，虽然都是基于平衡的窗口控制方案，FAST7第11届“挑战杯”广东大学生课外学术科技竞赛参赛作品TCP是根据距离平衡点位置的远近来调整窗口大小变化的快慢的。相

4、比较现有TCP拥塞控制算法，FASTTCP具有不可比拟的优越性，FASTTCP协议完全将拥塞控制器建立在各连接源端，采用估测的排队时延作为拥塞反馈信号，其基于平衡的设计思想使其稳定性、吞吐量、公平性和快速响应等性能指标要优于TCPReno、HSTCP和STCP等网络传输控制协议，它从根本上改变了传统的TCP的拥塞度量机制、网络容量的探测方式，同时对AIMD（和式增加积式减小）机制也做了大幅度的改进。由文献[1,3]可知，与一般的TCP相比，FASTTCP的不同主要表现在三个方面：首先，它是一个基于平衡的算法，因此消除了包级振荡。第二，它使用队列时延作为主要的拥塞测量。在高速长距离网络中

5、，队列时延对拥塞的测量比丢包率具有更高的可靠性。第三，它具有稳定的流动态性，能够在平衡状态获得加权指数级的公平性，且不会给长距离流不公正的待遇。但是，目前的TCPFAST仍然存在需要改进的地方，比如如何寻找平衡点以及和现有TCP拥塞控制算法相兼容问题[1,2]，如何选择合适的协议参数，使FAST协议表现出良好性能的公开等问题[3]。因此针对FASTTCP协议公开问题的研究，是十分必要和有意义的。3NS-2网络仿真平台的安装配置3.1为什么选择NS-2设计开发新协议常常需要对其进行性能测试和评价，一般有两种方法：构建测试床在实际网络环境中进行测试；另外，就是在仿真环境测试。在实际环境下测

6、试往往由于测试床的构造过于复杂或造价过高，并且对于大规模测试几乎是不可能的，而且其测试结果往往难于重现，因而一般将其作为辅助手段。而软件仿真由于其可控性、可重现性，可扩展性等优点而在网络研究界中得到了广泛的应用。基于FASTTCP协议的研究，需要在局域网、城域网、以及广域网中进行测试，需要高性能的路由交换设备，学校网络实验室根本无法满足测试的需要。针对上述实验条件无法满足本次研究的需要，我们采用了目前业界使用最广泛的网络仿真平台NS-2进行本次实验。NS-2是指NetworkSimulatorversion2，NS（NetworkSimulator）是一种针对网络技术的源代码公开的、免

7、费的软件模拟平台，研究人员使用它可以很容易的进行网络技术的开发，而且发展到今天，它所包含的模块几乎涉及到了网络技术的所有方面[4]7第11届“挑战杯”广东大学生课外学术科技竞赛参赛作品。所以，NS成了目前学术界广泛使用的一种网络模拟软件。NS-2是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器。它本身有一个虚拟时钟，所有的仿真都由离散事件驱动的。目前NS-2可以用于仿真各种不同的IP网，已经实现的一些仿真有：网络传输协议，比如TCP和UD