基于tcp的拥塞控制策略研究

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果基于TCP的拥塞控制策略研究摘要随着网络技术的发展，网络拥塞日益严重，如何解决拥塞，充分、高效地利用网络资源，成为当今急需解决的问题。由于Internet上大多数业务都采用TCP协议，因此TCP的拥塞控制机制对控制网络拥塞具有特别重要的意义。本文分析了TCP的四个交互式拥塞控制算法：慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复，介绍了TCP基于窗口的拥塞控制策略和目前常用端到端拥塞控制算法，并对它们的性能进行仿真比较。关键字AIMD；拥塞控制

2、；TCP；NS在Internet上，随着信息传送量的逐渐增大和网络组成的日益复杂，网络发生拥塞的可能性越来越大。网络中的拥塞来源于网络资源和网络流量分布的不均衡性，它不会随着网络处理能力的提高而消除。目前为止拥塞问题还没有得到很好的解决，因此网络拥塞的避免和控制成为越来越重要和急待解决的问题。Internet中拥塞控制的大部分工作是由TCP完成的，目前标准的TCP协议实现都包含了一些避免和控制网络拥塞的算法。当今Internet的可靠性和稳定性与TCP拥塞控制机制密不可分，而TCP的成功也要归功于其稳固的拥塞控制机制。拥塞控制是确保Internet鲁棒性(robus

3、tness)的关键因素，因此成为当前网络研究的一个热点问题。加法增加乘法减少(AIMD)窗口算法课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果TCP是Internet中最流行的端到端传输协议，为主机之间提供可靠按序的传输服务。在现有的TCP/IP协议体系下，TCP拥塞控制机制主要基于加法增加乘法减少(AIMD)算法。在该算法中主要用到三个窗口变量：(1)拥塞窗口(cwn

4、d)：限定源端在拥塞控制中在一定时间内允许传送的最大数据量，是来自源端的流量控制。(2)通告窗口(awnd)：连接建立及传输过程中，接收端向源端通告的最大可接收速率，是来自接收端的流量控制。(3)有效窗口(win)：源端数据发送的实际窗口大小，限定为win＝min(cwnd，awnd)。由于计算机计算能力和存储能力的提高，通告窗口一般都比较大，因此当前发送窗口的大小大多数情况下等于拥塞窗口的大小。AIMD的具体工作过程为：(1)源端每收到一个ACK，拥塞窗口按下式增加：Incr＝MSS×(MSS/cwnd)(MSS为分组大小)cwnd＝cwnd＋Incr也就是，如果

5、每个发出的分组都在最近的RTT(往返时延)时间内获得确认，源端就将cwnd增加1，即加法增加。(2)当发生超时，TCP将超时看作拥塞的标志，并减小发送速率。每发生一次超时，源端重新计算拥塞窗口值：cwnd＝cwnd/2也就是，一次超时，拥塞窗口值减为当前值的一半，即乘法减少。TCP拥塞控制的四个阶段启动阶段当连接刚建立或超时时，进入慢启动阶段。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士

6、生必须有创新性的成果当新建TCP连接时，拥塞窗口(cwnd)被初始化为一个数据包大小。源端按cwnd大小发送数据，每收到一个ACK确认，就增加一个数据包发送量，这样慢启动阶段cwnd随RTT呈指数级增长。慢启动采用逐渐增大cwnd的方法，可以防止TCP在启动一个连接时向网络发送过多的数据包而造成不必要的数据丢失和网络拥塞，并且它还能够避免采用单纯的AIMD算法造成的吞吐量增加过慢的问题。为了防止cwnd的无限制增长引起网络拥塞，引入一个状态变量：慢启动阈值ssthresh。当cwnd当cwnd>ssthresh时，使用拥塞避免算法，减缓cwnd的增长速度。拥塞避免阶

7、段当TCP源端发现超时或收到3个相同的ACK确认帧时，即认为网络将发生拥塞，此时进入拥塞避免阶段。在拥塞避免阶段，慢启动域值ssthresh将被设置为当前cwnd的一半，当发生超时时，cwnd被置为初始值1。此时，如果cwnd=ssthresh，则执行拥塞避免算法，即cwnd在每次收到一个ACK确认时只增加1/cwnd个数据包。拥塞避免阶段cwnd随RTT呈线性增长。快速重传和快速恢复阶段在拥塞避免阶段，当数据包超时时，cwnd被置为1，重新进入慢启动阶段，这会导致过大地减小发送窗口尺寸，降低TCP连接的吞吐量。因此，引入了快速重传和快速恢复机制。在快速重传阶段