tcp往返时延与拥塞控制的研究

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1、TCP往返时延与拥塞控制的研究【摘要】时延测量和拥塞控制对于网络的管理、协议开发与技术发展具有重要意义。本文列岀了时延和拥塞控制的概念以及产生的相应机理，并提出了应对的算法。对于网络时延测算软件的设计，本文具有理论指导意义。【关键词】TCP往返时延拥塞控制一、概念简介TCP协议实现了流量控制和拥塞控制功能，可以保证数据的有序可靠的到达目的端。因此，目前网络传输层中多数的应用均?用TCP协议进行。往返时延(RTT)是研究TCP连接行为的重要测度，它是指从TCP发端发出报文到接收到通信对端立即返回的确认报文所经历的时长。拥塞控制(congest

2、ioncontrol)是防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络的路由或链路不过载。对于通信端点来说，拥塞往往表现为通信时延的增加。二、TCP往返时延(-)概述TCP相对于UDP來说是可靠传输，但代价也是存在的。TCP采用一种口适应的算法，它记录一个报文段发出的时间，以及收到相应确认的时间,这两个时间之差就是往返时延(RTT)oTCP保留了RTT的一个加权平均往返时间RTTs。时延的测量有挺多，以下给出两种。（二）SYN-ACK方法SYN-ACK方法，通过监测TCP三次握手建立连接的过程来估计RTTo用监测到的最后一个和第一个ACK之间的时

3、间间隔来计算RTTo使用此方法的前提：SYN-ACK和ACK的传输没有被延迟；SYN-ACK在传输中没有丢包，ACK在到达监测点前没有丢包；SYN和ACK在传输的过程中时间抖动不大。SYN-ACK方法的不足之处在于：丢包可能导致RTT估计过长，超过3秒的RTT被认为是不准确的。有些操作系统会使用DelayACK方式工作，导致RTT估计错误。为了减少错误，,SYN-ACK方法使用HTTP请求和应答之间的时延作为RTT估计的上界。（三）SPECTRALANALYSIS方法SPECTRALANALYSIS方法基本思想是：（1）使用前256个分组的

4、到达间隔生成RTT初始估计值。（2）使用滑动窗口估计来设置RTT估计的上界。（3）使用序列号/应答号Z间的关系来寻找DATA-ACK-DATA关联，设置RTT估计的下界。（4）使用自相关函数和Lomb-Scargle周期图來估计RTTo三、TCP拥塞控制（-）概述拥塞的直接原因主要有：（1）存储空间不足；（2）带宽容量不足；（3）处理能力较弱。为对传输层进行拥塞控制，因特网建议标准定义了四种算法。（-）拥塞控制算法1・慢启动旧的TCP在启动一个连接时会向网络中发送许多数据包，由于一些路由器必须对数据包排队，所以这样就有可能耗尽存储空间，从而

5、导致TCP连接的吞吐量(throughput)急剧下降。避免这种情况发生的算法就是慢启动。当建立新的TCP连接时，拥塞窗口(cwnd)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，cwnd就增加一个数据包发送量•很显然，cwnd的增长将随RTT呈指数级(exponential)增长：1个、2个、4个等等。源端向网络中发送的数据量将急剧增加。2.拥塞避免发送端的cwnd每经过一个往返时延RTT就增加一个最大报文段长度MSS的大小，而不是加倍，使得cwnd按线性规律缓慢增长，当出现一次超时时,令慢开始门限ssthre

6、sh等于当前cwnd的一半。可归纳如下：当cwnd小于ssthresh时，使用慢开始算法。当cwnd大于等于ssthresh时，改用拥塞避免算法。3.快重传和快恢复当数据包超时时，cwnd要被置为1,重新进入慢启动，这会导致过大地减小发送窗口尺寸，降低TCP连接的吞吐量.所以快速重传和恢复就是在源端收到3个或3个以上重复ACK时，就断定数据包已经丢失，重传数据包，同时将ssthresh置为当前cwnd的一半，而不必等到RT0超时。总的来说，TCP拥塞控制算法如下：1•初始化：win二min(cwnd,awin)cwnd=1；ssthresh

7、=65535bytes(缺省值)；/2.当新确认包ACK到达时：If(cwnd

8、T测量算法•北京邮电大学学报，2004,27(5).［2］范君晖.TCP/IP拥塞控制算法浅述［期刊论文］-上海工程技术大学学报，2004(3)・［3］施荣华，王国才•计算机通信