基于加权采样choke算法的公平性拥塞控制机制研究

摘要

随着网络规模的不断扩大和各种新型web服务的出现，Internet数据流量日益增加。网络拥塞控制已成为保障网络性能，提高服务质量的重要机制。根据目前的网络数据流特性，在考虑兼容已有的TCP流的基础上，研究具有可扩展性并适应网络综合业务发展的拥塞控制方法，具有重要的应用价值和理论意义。
　　 本文首先分析了网络拥塞产生的原因，给出了网络中解决拥塞的若干途径。在此基础上，分析了目前主流的传输层TCP协议的窗口流量控制机制和常见的队列管理机制。针对原有的队列管理算法无法较好地实现网络公平性这一问题，提出了一种改进的主动队列管理算法。通过一定的反馈标准，指出目前的TCP流量控制机制和队列管理机制无法适应目前Internet上媒体流逐渐增加的趋势，无法实现UDP流和TCP流的公平性。
　　 针对流媒体或组播流等非适应流导致的过多挤占网络带宽的问题，提出了一种基于加权采样的主动队列管理算法，对路由器的队列进行分区并周期性采样构成数据流候选表，对于到来的数据分组在候选表中进行匹配，对于击中的数据流根据贪婪程度进行惩罚。候选表中数据流的贪婪程度根据到来的数据分组实时更新。仿真结果表明该主动队列管理机制可以较好的惩罚贪婪流。
　　 为了配合加权采样的主动队列管理机制，在原有的传输层头部加入一个新的拥塞选项域，中间路由将拥塞等级填入其中并通过ACK返回数据发送端。数据发送端根据拥塞等级调节发送速率，调节的原则是力图使TCP流与相同拥塞等级UDP流惩罚后下降的速率相同，避免过度的退避。仿真结果表明该机制可以使TCP流公平和UDP流分享带宽，并提供了与传统TCP流的兼容性，不会生成新的贪婪流。
　　 最后，论文对所做的工作进行了总结，并给出了下一步研究的展望。

目录

封面

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文的主要工作

1．4 论文组织结构

第二章 网络拥塞控制机制描述

2．1 网络拥塞产生的原因

2．2 拥塞控制概述

2．2．1 互联网中解决拥塞的途径

2．2．2 拥塞控制机制评价标准

2．3 源端拥塞控制机制

2．3．1 基于滑动窗口的流量控制

2．3．2 基于数据传输协议窗口缩放机制

2．4 与拥塞控制相关的队列管理机制

2．5 本章小结

第三章 基于加权采样的主动队列管理算法

3．1 主动队列管理

3．1．1 先进先出排队

3．1．2 公平排队

3．1．3 队列调度技术

3．2 两种主要的主动队列管理机制

3．2．1 随机早期检测算法

3．2．2 CHOKE算法分析

3．3 WS-CHOKE算法描述

3．3．1 WS-CHOKE算法的基本原理

3．3．2 WS-CHOKE算法的具体实现过程

3．4 WS-CHOKE算法的性能分析

3．4．1 试验网络拓扑及参数设置

3．4．2 仿真结果分析

3．5 本章小结

第四章 针对WS-CHOKE算法的源端控制改进机制

4．1 TCP拥塞控制机制分析

4．1．1 TCP的反馈机理

4．1．2 TCP定时器管理

4．1．3 TCP拥塞控制核心算法

4．2 基于源端控制机制的改进机制

4．2．1 AIMD流量表达式的推导

4．2．2 WS-TCP的控制机制

4．2．3 WS-TCP的执行策略

4．3 WS-TCP算法性能分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文的主要结论

5．2 未来的工作展望

参考文献

附录1 图索引

附录2 表索引

致谢

攻读学位期间主要的论文情况和科研情况