拥塞文献综述文档.doc

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1、网络拥塞控制文献综述班级：软件工程二班学号：S1410W0656姓名：姜宇摘要：随着计算机应用日新月异的发展，用户对网络需求量的增大，对网络服务质量要求也在提高，这些将会导致网络拥塞崩溃（CongestionCollapse）的发生。拥塞崩溃的发生严重降低网络性能，网络拥塞己经成为一•个十分严峻的问题。国内外学者己经在拥塞控制领域开展了大量的研究工作。本文献综述将从网络拥塞产生的原因、网络拥塞控制的算法以及网络拥塞控制未来的研究方向三个方面来论述网络拥塞控制的相关知识。1.网络拥塞形成的原因造成网络拥塞的原因很多，但产生拥塞的最根本原因是网络资源

2、匮乏，简单来说就是用户负载超过了网络资源的存储容量和处理能力。拥塞现象多发生在网络资源相对缺少的地方，这也从侧面反映网络资源分布具有不均衡的特性。这种不均衡的特性体现在两个方面［1］：（1）宽带分布不均，如图1所示。如果S以IMbP/S的速度向D端传输数据,R处的路由器就会发生拥塞。SIMb100Kbd图1宽带分布不均匀情况（2）网络流量分布不均匀，如图2所示。这里宽带分布虽然是均匀的，但若A与B同时间以IMbP/S的速度向C端传输数据,R处的路由器同样也会产生拥塞。图2宽带分布均匀的情况除此之外，我还了解到网络拥塞还有以下几种原因：存储空间限制

3、：在每个输出端口有一定的存储空间，若一•个输出端口被几个输入数据流共同使用，输入流的数据包就会在该存储空间内排队等待输出。当端口转发数据的速率低于数据包的到达速率时，会造成存储空间被占满的情形，后到达的数据包将被丢弃，形成网络拥塞。处理器性能限制：路由器中的CPU主要执行缓存区排队、更新路由表、进行路由选择等功能，如果其工作效率不能满足高速链路的需求，就会造成网络拥塞。在实际应用中,复杂的网络结构和不合理的路由原则也会造成网络拥塞现象的发生。1.网络拥塞控制的方法拥塞控制的目的就是使网络在发生拥塞或即将拥塞的状况下，减小发送端发送数据的速率，从而

4、缓解网络拥塞的状况。所谓网络的拥塞控制，就是指采用某种策略或机制，保持网络工作在正常的状态下。我通过文献阅读，从拥塞控制算法实现的位置和Internet层次的不同将网络拥塞控制方法总结分为两类，即TCP拥塞控制算法和IP拥塞控制算法，并对两者进行详细的介绍［2］。2.1TCP拥塞控制TCP拥塞控制是应用最为广泛的传输控制方法，利用TCP控制算法的最大目标是尽可能的利用宽带，过程中不产生网络拥塞。TCP拥塞控制的主要过程：TCP拥塞控制通常包括四个控制程序，即慢启动阶段、拥塞避免阶段、快速重传以及快速恢复阶段。TCP拥塞控制算法：TCP拥塞控制算法

5、基本都是参照以上介绍的四个阶段发展的，并在此基础上做一些改进措施，我根据所阅读的参考文献将总结出四种典型TCP拥塞控制算法：TCP-Tahoe算法：初期的TCP算法是利用重传超时来将丢失的数据进行重新发送，但性能很差。TCP-Tahoe算法在参考初期算法的同时，将慢启动、拥塞避免和快速重传其中加入,这种算法大大提高了信道的利用率，也提升了Internet拥塞控制的能力，但随着技术的不断发展，TCP-Tahoe算法目前己不被采纳TCP-Reno算法:Tahoe算法应用不久后，快速恢复算法被加入其中，并替代快速重传算法。快速恢复算法能有效防止快速重传

6、后将通信管道变空的现象，避免慢启动阶段单包丢失要进行重新填写，TCP的发送端口便能更加准确计算出链路中包的数量。利用Reno算法可增加可用宽带的数量。同时也减少了数据的重传率。TCP-SACK算法：Reno算法虽然优于Tahoe算法，但一个数据窗口同时丢失多个数据包的时候，Ren。的性能并不能解决这样的问题。为解决这个问题，TCP-SACK算法应运而生。SACK能很快将丢失的数据恢复出来，避免超时和慢启动造成多余时间的浪费。性能要优于前两者，但其最大的缺点是必须修改TCP协议才能实现拥塞控制。TCP-Vegas算法：网络运行状况和回路响应时间有着

7、密切的关系，因此在发展中又出现了Vegas拥塞控制算法。它的拥塞控制机制和Reno控制算法完全不同，通过观察之前的TCP连接中RTT值的改变情况来控制拥塞窗口。若RTT变大，Vegas就会视为网络出现拥塞现象，相应的处理措施为减小拥塞窗口。若RTT减少，相应将增大拥塞窗口。TCP-Vegas算法的优点是它的触发只和RTT改变相关联，与包的具体时延没有关系。通过分析文献作者的实验结果，可以得出TCP-Vegas算法相对其他算法实现包的吞吐量相对较高且稳定，丢包率最低。2.2IP拥塞控制IP拥塞控制是利用缓存管理系统以及包调度算法对网络拥塞做出相应的

8、反应，要保证每个端口都由路由器维护，同时配合宽带的使用，不然在多个数据包同时向一个端口传输数据时，路由器无法做出处理。IP拥塞控制算法：