tcp连接传输速率限制因素的测量和诊断

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1、TCP连接传输速率限制因素的测量和诊断吕国晗，严程，李星清华大学电子工程系NGN实验室该图来自http://e2epi.internet2.edu/btg/背景TCP被广泛使用WebFiledownloadingP2Psharing/streaming90%以上的数据包传输使用TCP协议TCP速率受限如何诊断？研究动机TCP的速率限制因素应用层协议发送端窗口→增大发送端缓存(主机)接收端窗口→增大接收端缓存(主机)拥塞窗口→找出丢包的原因(ISP)瓶颈带宽→提高瓶颈链路的带宽(ISP)如何诊断仅仅丢包

2、和延迟不能说明问题大纲相关工作基本思路诊断方法仿真结果结论和今后的工作相关工作从TCP协议栈中提取信息Web100:在LinuxTCP协议栈中增加各种统计量分析PackettraceZhang,etal[SIGCOMM2000]Siekkinen,etal[CoNEXT2005]Timmer,etal[IEEE/IFIP2006]基本思路：分析Flightsize的变化基本思路只考虑TCPBulkTransferTCP速率=平均窗口/平均RTT平均窗口受限，RTT与窗口大小无关瓶颈带宽限制，RTT随窗

3、口线性增长确定窗口受限因素(I)获得Flightsize的变化过程确定确认包和数据包的对应关系发送端traceFlighsize=DATA.snd_max-ACK.snd_unaTCPStackPacketCaptureACKDATA确定窗口受限因素(II)分析Flightsize的变化过程接收端窗口限制的确定接收端窗口大小在TCP包头发送端窗口和拥塞窗口限制的区别受限于发送端窗口：Flightsize长时间不变化受限于拥塞窗口：Flightsize定期增长模拟TCP拥塞窗口线性增长过程，比较模拟值和

4、实际的FlightsizeRTT的测量RTT=T0–T1T0是收到确认包的时间T1是发送数据包的时间TCPStackT1DATAACKInternetT0仿真实验实验床网络环境网路丢包大带宽延迟积链路瓶颈带宽实验环境一：网络丢包Rcvwnd=200KRcvwnd=20KLossrate0.10.010.0010.10.010.001Rate(Mb)27319025398wnd(KB)2133821018Rlimit(%)0%0%0%0%28%90%Climit(%)27%90%99%23%64%10%

5、实验环境二：大带宽延迟积Rcvwnd(bytes)100K200K300K400K500KRate(Mb)6.613.019.214.817.8wnd(KB)84.2166247190230RTT(ms)102.1102.3102.7105.0103.7Rlimit(%)92%91%90%1%0%Climit(%)6%8%9%96%97%实验环境三:链路瓶颈带宽Sndbuf(bytes)Rcvwnd(bytes)10K50K100K10K50K100KRate(Mb)5391.590439595wnd

6、(KB)13651258.749100RTT(ms)1.75.610.91.64.18.3Rlimit(%)99.897.791.310010099.9Slimit(%)000000结论和今后的工作工具能很好定位TCP链接的速率限制因素应用到实际网络中和web100进行比较将分析扩展到对接收端trace的支持