浅谈ad hoc网络中tcp协议的性能改进研究

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1、华中科技大学硕士学位论文AdHoc网络中TCP协议的性能改进研究姓名：徐慧林申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：吴世忠20070127摘要传统传输控制协议(TransmissionControlProtocol,TCP)协议假设网络中出现分组丢失完全是由网络拥塞引起的，而在AdHoc网络中除此之外，还存在路由变化、信道错误和链路中断等因素引起的分组丢失。当出现上述非拥塞因素丢失分组时，传统TCP将错误地启动拥塞控制操作从而造成TCP性能下降。针对传统TCP协议在AdHoc网络环境中遇到的问题，提出了一种新的端到端TCP改进方案TCP-END（TCP-EndNodeDetectio

2、n）。它不需要中间节点的反馈，而是根据TCP自身的端到端特性，通过接收端和发送端的充分合作对网络异常状态进行识别，避免发送端对非拥塞的网络故障启动拥塞控制操作。TCP-END将网络异常状态分为暂时性网络故障：即路由变化和暂时性信道错误；持续性网络故障：即链路中断、持续性信道错误和网络拥塞。TCP-END通过监控分组乱序交付事件来检测路由变化的发生。而链路中断也是路由变化的一种形式，因此通过监控路由变化期间发送方超时的次数就可以检测链路中断。对于网络拥塞的检测是通过IDD（InterDelayDifference）联合RTT（RoundTripTime）来判断。如果分组丢失时既没有检测到路由变

3、化也没有检测到网络拥塞，那么就可以判定发生了暂时性信道错误。如果在暂时性信道错误期间发送方连续超时，就可以判定发生了持续性信道错误。TCP-END中暂时性网络故障的响应机制是让发送方连续发送两个探测分组，由于暂时性网络故障通常可以在短期恢复，发送方会很快收到应答分组而进入TCP正常状态。对于非拥塞持续性网络故障，TCP-END的响应机制是让发送方周期性地发送探测分组直到网络恢复。在NS2模拟器上实现并测试TCP-END改进方案。结果表明，TCP-END能够对网络异常进行较为准确的识别，避免了不必要的拥塞控制操作，提高了TCP性能。关键词：AdHoc网络，TCP，端到端方案，性能改进IAbst

4、ractTraditionalTransmissionControlProtocol(TCP)assumesthatallpacketlossesareduetocongestion.However,inAdHocnetworks,packetlossesareduetoroutechanges,channelerrorandlinkbreakageaswellascongestion.Thosenon-congestionpacketlossescausepoorTCPperformancesincetraditionalTCPtriggersunnecessarycongestionco

5、ntrolmechanism.AccordingtotheproblemscausedbytraditionalTCPinAdHocnetwork,webringforwardanewEnd-to-EndTCPimprovingschemecalledTCP-END(TCP-EndNodeDetection).BasedonthepropertiesofEnd-to-End,TCP-END,reliedonthecooperationofsenderandreceiverratherthanthefeedbackoftheintermediatenodes,detectsthenetwork

6、anomalies.TCP-ENDclassifiesnetworkanomaliesintotwoclasses,short-termnetworkanomaliessuchasroutechangesandtemporarychannelerror,andlong-termnetworkanomaliessuchaslinkbreakage,durativechannelerrorandcongestion.TCP-ENDmonitorsthepacketsout-of-orderdeliverytodetectroutechanges.Sincelinkbreakageisalsoon

7、ekindofroutechanges,linkbreakageisidentifiedbymeansofcountingtheretransmissiontimeoutexpiresofsenderduringtheroutechangesphase.Twometricsareusedtodetectcongestion,IDD(InterDelayDifference)andRTT(RoundTripTi