网络协议并行性的开发与应用

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1、国防科学技术大学研究生院学位论文摘要光纤传输技术的日益成熟和在主干网络上的广泛使用，以及www等全球范围的分布式信息系统的普遍应用，使更多的网络应用表现出长延迟高带宽特征．这种高速网络(HSN)带来了许多新的富有挑战性的问题．由于高层数据源不能提供足够多的源源不断的数据，以及协议的处理能力或控制机制的制约，下层通信技术提供的传输能力不能得到充分利用．另一方面，对基于请求一应答模式的分布式信息系统用户而言，长的传播延迟增加了响应时间，降低了用户的工作效率；对传输踟议来讲，增加了网络算法的反馈延迟和反馈信息的不精确性，无法实现带宽的精确匹配。为此，我们提出协

2、议并行性解决途径，使协议并行性的开发与应用成为HSN问题的较为完整的解决方案．～弋基于数据并行或功能并行的协议并行实现技术主要用来缓解报文的处理瓶颈，、我们选择传输协议的功能并行重点研究。(1)拓展了协议并行实现结构的应用领域，提出等时保证的协议并行实现途径，使报文的常规数据操作与控制功能相分离，避免了具有等时需求的分布式多媒体应用中由于端系统的报文处理而引起新的延迟抖动．(2)协议功能的耦合制约了协议性能的提高，将差错控制与拥塞控制解耦与并行，可以减少协议子功能之间的干扰，使协议对网络在传数据进行精确的控制，在多个报文丢失的复杂网络情况下吞吐量可显著提

3、高．对TCP的三个版本进行了深入的分析比较和大量的模拟实验，发现并验证了这一改善协议性能的协议功能解耦和逻辑并行方法。协议对等实体并行是指通信双方在控制时间点依赖关系的解耦和相互等待的避免，以此作为解决HSN长延迟问题的重要途径．在www系统中的应用是服务器文档预送方法的提出，预送作为主动cache使本地cache同时利用www访问的时间局都睦和空间局部性，命中率显著提高；主动预送对于提高数据源的活跃性，充分利用网络带宽也有帮助．提出服务器预送和客户行为预测的二种模式，对于服务器站点设计和ISP的服务规划有重要价值。基于单个URL的模式利用客户请求的马尔

4、可夫链特征，可进行多级预送．基于会话整体语义的途径，给出基本的聚集算法，提出反映文档兴趣和访问时序的属性向量距离算法。单纯的预送增加了网络传输的突发陆，而网络边界的整形器没有改变输入交通的低频结构．改变信源发送时间的拖尾分布特

5、生和交通密度，可减小汇集交通的长期相关

6、生．为此，提出平滑的Web预送策略．在预送准确度较高时，网络性能的改进不但明显好于单纯的预送，与无预送的网络状态相比，也有较大改进．对等实体并行方法在ATM网络ABR速率控制算法中的应用是基于网络状态预测的提前控制模式的提出．它根据ABR信源的不同反馈延迟对未来时闻段VBR占用带宽进行预测，

7、并利用未来ABR可用带宽估算值为相应的ABR进行速率分配。从而实现带宽的精确匹配．基于VBR交通的强相关性选用通用的线性预测方法完成VBR交通的在线实时预测，并根据当前负载因子适当调整ER反馈值来补偿预测误差．给出了算法有效性和公平f生的一般描述与简单证明．y关键词：高速网络，协议并行

8、生；并行实现，等时保证，功能解耦；对等实体并行，Web预送，提前控制，预淞国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRACTThe1argebandwidth—delayproductfeaturesmostofnetworkedapplicationsnowadaysdu

9、etowidespreadofopticalne“vorksandextensiveusageofworld—widedistributedinformationsystemslikeWWW．nleso—calledhighspeednetworks(HSNs)presentmanychallengesintermsofhighbandwidthandlongdelays．Ontheonehand．thesourcemayhavenotenoughdatatotransmit．thenode1acksprocessingabjlity．orintemal

10、protocolmechanismshavenotadjusttothenewen、?iromnent．allthesebringOilonlyasmallfractionofunderlyingbandwidthbeill2seenfro刀Jtheaboveusers．Ontheotherhand。longpropagationdelaybetween污”西7∥cljentandserverinducesthecltent’slong—timewaitforrequesteddocument．andlargefeedbackdelaym"okesthe

11、conventionalfeedback—basedmechanismunsui