TCP及基于NS2的模拟

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1、TCP及基于NS2的模拟内容提要TCP特点TCP流量控制拥塞TCP拥塞控制TCP流量控制算法网络仿真概述NS2简介TCP(TransmissionControlProtocol)TCP特点信息包的转换端到端可靠的，能够传递信息流其可靠性通过ACK来体现流控制：有效地利用带宽IP协议提供不可靠、无连接和尽力投递的服务，构成了因特网数据传输的基础；TCP协议（传输控制协议--TransmissionControlProtocol）在IP协议提供的服务基础上，TCP协议软件增加了确认－重发、滑动窗口和复用/解复用等机制，提供面向连接的、可靠的、流投

2、递服务。内容提要TCP特点TCP流量控制拥塞TCP拥塞控制TCP流量控制算法网络仿真概述NS2简介TCP流量控制TCP是一个变化的窗口协议假设窗口大小为n，不用接收到确认信息就能发出n比特的信息当数据确认后，窗口向前滑动每个信息包都占据一个窗口的大小指示接受者有的字节数最初的TCP发送占据完整的窗口拥塞控制现在能够限制这些问题流量控制窗口每个RTT（Round-TripTime）有W个包裹丢失的包裹通过丢失的ACK来检测RTT时间时间源目的地12W12W12WdataACKs12W接收方流量控制避免超载接收通过接收方设置awnd:接收窗口网络

3、流量控制避免网络超载通过发送方设置推断网络有效功率cwnd:拥塞窗口设置w=min(cwnd,awnd)ssthresh：缓慢启动的开端TCP流量控制窗口LoadLoadThroughputDelaykneecliffcongestioncollapsepacketloss接收方流量控制对于每个ACK接收方都通知awndawnd窗口当接收数据并确认后关闭当读取数据时打开TCPreceiver:toavoidbufferoverflowThereceiveradvertisesawindowsizeTCPsender:maxwindowthat

4、canbesendDatafromIPApplicationProcessSpareroomTCPdatainbuffer流量控制窗口：发送方发送但不确认尚未发送窗口下一个被发送发送并确认确认但不转交给用户尚未确认接收缓冲器窗口流量控制窗口：接收方新建应用层内容提要TCP特点TCP流量控制拥塞TCP拥塞控制TCP流量控制算法网络仿真概述NS2简介拥塞——超过网络处理能力的通信量网络产生拥塞的根本原因在用户(或叫端系统)提供给网络的负载(load)大于资源容量和处理能力(overload)。表现为数据包时延增加、丢弃概率增大、上层应用系统性能下

5、降等。拥塞产生的三个直接原因是：⑴存储空间不足。（主要路由器缓存空间不足引起）⑵带宽容量不足。⑶路由器处理速度和链路数据速度不匹配。信息包裹丢失重传吞吐量减少拥塞崩溃的原因不必要的重传信息包未送达或不能用的信息包超载后拥塞还将产生吞吐量负载拥塞的表现拥塞崩溃ATM网络中包的重传造成的结果，其中很少或没有通信量成功地到达目的地。通常在工作效率低下或缓存能力不足的路由器与差的包丢弃或ABR拥塞反馈机制结合组成的网络中发生。拥塞现象当网络的负载较小时，吞吐量和负载基本上是线性关系，当负载超过膝点（Knee）时，吞吐量增长缓慢，延迟增长，当负载超过崖

6、点（Cliff）时，吞吐量急剧下降，延迟急剧上升。如图所示：KneeCliffThroughput/delayLoad内容提要TCP特点TCP流量控制拥塞TCP拥塞控制TCP流量控制算法网络仿真概述NS2简介TCP拥塞控制的四个阶段慢启动阶段拥塞避免阶段快速重传快速恢复阶段当建立新的链接之后，先设置cwnd=1之后每接收一个ACK，就将cwnd加1cwndcwnd+1直到一个包裹丢失被检测出来，cwnd按指数增长才会停止。此时，ssthresh=cwnd/2慢启动datapacketACKreceiversender1RTTcwnd1234

7、5678cwndcwnd+1(foreachACK)慢启动拥塞窗口的大小增长迅速当cwnd>=ssthresh时，TCP放慢cwnd的增长ACKforsegment1segment1cwnd=1cwnd=2segment2segment3ACKforsegments2+3cwnd=4segment4segment5segment6segment7ACKforsegments4+5+6+7cwnd=8慢启动例子慢启动时间线cwnd>=ssthresh8慢启动算法在初始化连接方面很有效，但当拥塞发生时，cwnd的指数增长将加重拥塞，而且网络从拥

8、塞中回复是需要很长时间的，所以设计了拥塞避免阶段。拥塞避免包裹丢失后，慢启动的又恢复成cwnd＝1之后每成功接收一个ACK:cwndcwnd+1/cwnd当发现超