TCP协议的拥塞控制策略及改进

《TCP协议的拥塞控制策略及改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、TCP协议的拥塞控制策略及改进TCP协议的拥寒控制策略及改进姜明摘要:TCP是针对固定网络设计的一种传输协议，其错误控制机制是基于将所有丢包原因都归结于网络拥塞的假设。这种错误控制机制在有线网络上获得了很人的成功；但由于移动计算环境有着明显不同于有线网络环境的特点，如较高的位出错率、对用带宽小、衰减信道等，因此针对传统有线网络设计的TCP协议，其性能受到了很人影响。木文对LI前移动计算环境卜「TCP协议的一些主要改进方案进行了综述，在对这些方案进行分类的基础上，对其优缺点进行了分析，并月•对这些方案进行了比较。最后，提出了进一步研究的方向。关键词：TCP,移动计算，无线网

2、络，错误控制1.引言互联网最初源于美国国防部的ARPANET计划。在上世纪60年代中期，正是冷战的高峰，美国国防部希望冇一个命令和控制网络能够在核战争的条件下幸免丁•难，而传统的电路交换的电话网络则显得太脆弱。国防部指左其下属的高级研究计划局(ARPA)解决这个问题，此后诞生的一个新型网络便称为ARPANET,其最大特点是采用无连接的端到端包交换服务。随后ARPANET开始与美国国家科学基金会(NSF)建成的NSFNET及加拿人、欧洲和太平洋地区的网络互联。到了80年代中期，人们开始把互联的网络称为互联网。早在70年代中期，ARPA为了实现异种网络之间的互联与兀通，推出了

3、TCP/IP体系结构和协议规范。时至今口‘TCP/IP协议也成为最流行的网际互联协议，并由单纯的TCP/IP协议发展成为一系列以IP为基础的TCP/IP协议簇。TCP/IP协议簇为互联网提供了基本的通信机制。互联网采用的是无连接的端到端数据包交换，捉供“尽力而为”(besteffort)服务模型的设计机制。这种机制的最大优势是设计简单，可扩展性强。互联网在过去的十几年屮经丿力了爆炸式的增长，这匕经充分证明了这种设计机制的成功。然而这种优势并不是没冇代价的，随着互联网用户数量的膨胀，网络的拥塞问题也越来越严重。例如曲于队列溢出，互联网路由器会丢弃约10%的数据包。据统计，互

4、联网上95%的数据流使用的是TCP/IP协议，因此，卫联网上主要的互连协议TCP/IP的拥塞控制(congestioncontrol)机制对控制网络拥塞具有特别重要的意义。拥塞控制是确保互联网鲁棒性(robustness)的关键因索，也是各种管理控制机制和应用(如多媒体通信中QoS控制、区分服务(differentiatedservices))的基础，因此关于互联网的拥塞控制问题一直是网络研究的一个热点。TCP是目前Internet上使用最广泛的一种传输协议,根据MCI的统计,Internet上总字节数的95%及总数据包数的90%使用TCP协议传输［25］。TCP的H的是

5、为了解决Internet的稳定性、异质性(接受端缓冲区大小、网络带宽及延迟等)、各流Z间亨用带宽的公平性、使川效率及拥塞控制等问题，从而为Internet提供可靠、健壮(robust)的端到端通讯.Internet近十年来的迅猛发展已证明TCP协议在设计上是成功的。但是，TCP是为固定主机及有线网络设计的一•种滑动窗II协议，它在位岀错率(bitrateerror,BER)很低、丢包的主要原因是网络拥塞的传统网络上的成功在移动计算环境下受到了巨人的挑战。移动计算带來的新问题主要是无线链路传输的对靠性、移动操作的特点以及对效率进行评估的性能尺度等。因此，对TCP协议的改进已

6、经成为近儿年网络通讯领域的一个研究热点。本文第二部分对网络拥塞的基本概念进行了简要介绍；第三部分TCP的拥塞控制机制及有线网络环境下的改进进行了介绍；第四部分分析了TCP在移动计算环境下的缺点及其需耍增加的功能；第五部分对增强移动环境下TCP的技术方案进行了分类介绍，分析了各口的优缺点，并对这些方案进行了比较。最后进行了总结，并捉出了有待进一步研究的一些热点方向。1.网络拥寒的基木概念2.1拥塞的基本概念和互联网模型当网络中存在过多的数据包时，网络的性能就会卜•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”(congestioncoll

7、apse)现象。一般来说，拥塞崩溃发牛在网络负载的增加导致网络效率的降低的时候。最初观察到这种现象是在1986年10月，在这个过程中,LBL与UCBerkeley之间的吞吐量从32kbps下降到了40bps。Floyd总结出拥塞崩溃主要包括以下几种：传统的崩溃、未传送数据包导致的崩溃、由于数据包分段造成的崩溃、日益增长的控制信息流造成的崩溃等。图1：网络负载与呑吐量及响应时间的关系对于拥塞现彖，我们可以进一步用图1来描述。当网络负载较小时，呑吐量基本上随着负载的增长而增长，昱线性关系，响应吋间增长缓慢。当负载达到网络容量时，吞