关于TCP中拥塞避免和控制的讨论

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1、TCP拥塞避免和拥塞控制的讨论刘海明S11102053计算机科学与技术2班摘要：网络的迅速发展，必然会导致拥塞的发生，如何避免拥塞和控制拥塞已成为现代网络研究的热点。由于网络中95%的字节数据是使用TCP协议来传输的，因此，研究TCP中的拥塞避免和拥塞控制便成为拥塞研究的重点。本文将会分析TCP拥塞控制中的四个阶段：慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复，并介绍TCP中的窗口机制和AIMD策略，以及对使用了窗口机制和策略的实际TCP协议算法加以比较，发现各协议的性能差别。关键字：TCP；窗口；AIMD；拥塞避免；慢启动Abstract:Therapidde

2、velopmentofthenetwork,willinevitablyleadtotheoccurrenceofcongestion,howtoavoidcongestionandcontrolcongestionhasbecomeamodernnetworkofresearch.Becausethenetworkis95%ofbytesofdatatobetransmittedusingtheTCPprotocol,andthereforethestudyofTCPcongestionavoidanceandcongestioncontrol,con

3、gestionhasbecomethefocusofthestudy.ThispaperwillanalyzetheTCPcongestioncontrolinfourphases:slowstart,congestionavoidance,fastretransmit,fastrecovery,anddescribestheTCPwindowmechanismandAIMDstrategy,andtheuseofthewindowmechanismandstrategyoftheactualTCPprotocolalgorithmtocompareth

4、eperformancedifferencesfoundintheagreement.Keywords:TCP,window,AIMD,congestionavoidance,slowstart一引言Internet的飞速发展，使更多的用户参与到其中，让人们充分感受到了网络的快捷和方便。但是，大量用户的参与必然导致网络上传输信息量的增加，加重路由器的负担，当大量用户无限制的发送数据将会导致网络拥塞，致使路由器的崩溃。如1986年10月，发生在LBL到UCBerkeley的拥塞崩溃。思考如何避免拥塞和控制拥塞[1]成为网络性能提高的关键点。本文将会介绍网络

5、中的拥塞、窗口[2]、拥塞窗口的阀值、往返时延等基本概念及AIMD策略，详细介绍TCP拥塞控制中的四个阶段：慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复。分析和比较传输层上实际使用的各种TCP协议算法，例如：Tahoe算法、Reno算法、NewReno算法及SACK算法，从而得到比较好的拥塞控制和避免算法，提高网络整体的鲁棒性(robustness)和吞吐量。二拥塞的概念和吞吐量与网络负载的关系模型当网络中存在过多的数据包时，网络的性能就会下降，这种现象称为拥塞。在网络发生拥塞时，会导致吞吐量下降，严重时会发生“拥塞崩溃”（congestioncollapse）

6、现象。一般来说，拥塞崩溃发生在网络负载的增加导致网络效率的降低的时候。图1吞吐量和负载的关系模型对于拥塞现象，我们可以进一步用图1来描述。当网络负载较小时，吞吐量基本上随着负载的增加呈指数增长。负载逼近网络带宽时，吞吐量呈现缓慢增长，这一点称为Knee。如果负载继续增加，路由器开始丢包，当负载超过一定量时，吞吐量开始急剧下降，这一点称为Cliff。拥塞控制机制实际上包含慢启动和拥塞避免两个阶段。前者的目的是快速找到knee值，后者的目的是缓慢增加，避免负载超过cliff值，进入到拥塞状态。三TCP中基于窗口的拥塞控制1加法增加乘法减少(AIMD)窗口算法

7、TCP协议是Internet上最常用的端到端传输协议，该协议为用户提供面向连接的可靠的端到端的数据传输服务。在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(cwnd)：在拥塞控制中，限定源端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)。由于计算机实际计算能力

8、和存储能力的不断提高，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