多路径传输协议拥塞控制算法分析与研究

摘要

随着网络技术不断地发展，网络带宽的成本愈发下降而且网络接入设各种类与方式的不断增加，使得以配备多个网络接口为特征的多宿主终端越来越普及。但是，多宿主终端的特征也带来一系列的问题，尤其是如何同时利用多宿主终端的冗余网络资源，如何均衡不同传输路径的流量及如何优化多路径并发传输时的性能，成为多路径传输协议的重点研究方向。
　　MPTCP(Mult ipath TCP)是由IETF提出并标准化的TCP扩展协议，MPTCP能够将单条TCP流分为多条子流，充分利用多宿主终端提供的冗余路径进行数据传输。虽然MPTCP提高了多宿主网络的吞吐量并保证了网络的鲁棒性，然而由于MPTCP的大部分研究仍处于实验阶段，当将其应用到不同网络环境中时，由于不同网络的网络特性不同，会导致MPTCP出现相异的适应性问题。当应用到移动网络中时，由于移动网络的异构性，MPTCP易产生缓存区溢满等问题，当应用到数据中心网络中时，MPTCP无法准确获知高并发流下的拥塞状态。
　　本文详细分析MPTCP的特性，在不同网络场景下对MPTCP协议的拥塞控制机制进行优化，论文主要进行了以下工作:
　　(1)介绍了MPTCP的协议技术细节，包括MPTCP的结构，基本操作及设计原则。分析现有的MPTCP拥塞控制算法，并通过实验比较其性能。
　　(2)针对MPTCP在移动网络下出现问题，提出基于移动网络的MPTCP优化机制AW-OLIA，AW-OLIA能自适应的调整接收窗口，防止缓存区溢满，并能将流量从拥塞路径转移到网络状况较优的路径，保证MPTCP对TCP流的公平性。
　　(3)针对MPTCP在数据中心中无法准确判断多并发流的拥塞状况，提出基于时间细粒度调节的多路径传输优化协议AMP，AMP结合ECN在不同子流下调整拥塞检测与控制的时间细粒度，能够对数据中心并发流进行更加精确的探测控制。

目录

声明

摘要

1．1 论文研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 课题主要研究工作

1．4 论文的组织结构

第二章 多路径传输协议研究现状

2．1 多路径传输协议在移动网络的研究现状

2．1．1 MPTCP在移动网络的能耗研究

2．1．2 MPTCP在移动网络的性能优化

2．2 多路径传输协议在数据中心中的研究现状

2．2．1 数据中心的概念

2．2．2 数据中心存在的问题

2．2．3 多路径传输协议在数据中心中的应用

2．3 MPTCP存在的问题与解决方案

2．3．1 移动网络中MPTCP存在的问题

2．3．2 数据中心中MPTCP存在的问题

2．3．3 MPTCP在不同网络中的拥塞控制优化方案

2．4 本章小结

第三章 MPTCP的拥塞控制

3．1 MPTCP拥塞算法的设计原则

3．2 MPTCP协议技术细节

3．2．1 MPTCP协议结构

3．2．2 MPTCP的基本操作

3．3 MPTCP拥塞控制算法

3．3．2 OLIA算法

3．3．3 BALIA算法

3．4 多路径传输协议拥塞控制算法性能比较实验

3．4．1 对TCP的公平性实验

3．4．2 拥塞算法恢复力性能实验

3．5 本章小结

第四章 移动网络中基于接收窗口调节与机会链路增长的MPTCP

4．1 问题来源

4．2 已有的解决方案

4．2．1 基于接收窗口调整多路径传输协议

4．2．2 RWA-MPTCP存在的问题

4．3 基于接收窗口调节及机会链路增长的多路径传输协议

4．4 实验仿真

4．4．1 基本性能实验

4．4．2 公平性分析实验

4．5 本章小结

第五章 数据中心网络中基于时间细粒度调节的MPTCP

5．1 问题来源

5．2 AMP协议设计

5．2．1 拥塞探测

5．2．2 调节时间细粒度

5．2．3 拥塞控制

5．3 实验仿真

5．3．1 协议基本性能实验

5．3．2 数据中心性能实验

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 工作中的不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文