流控制传输协议分析及其在车载网络中的应用研究

摘要

随着互联网技术的迅猛发展和无线网络的日益普及，越来越多的应用对网络服务质量提出了更高的要求。作为网络协议的枢纽中心，传输层协议对应用程序有着直接的影响。由于传统的TCP协议在设计时未充分考虑到可能出现的网络问题，致使TCP协议的改进和扩展工作较为复杂，于是IETF组织于2000年提出了新一代可靠的传输层协议一流控制传输协议(SCTP)，它有TCP不具备的多宿性和多流性，并且具有良好的可扩展性。因此，SCTP被认为将替代TCP成为新一代通用的传输层协议。 本文首先阐述并分析了SCTP协议的报文格式、基本特性和基本功能;其次比较了SCTP协议、TCP协议及UDP协议的性能异同;然后介绍了在SCTP基础上扩展出的新机制，包括并行多路径传输机制(SCTP-CMT)、部分可靠机制(PR-SCTP)和移动扩展机制(M-SCTP)。针对为提高SCTP-CMT传输效率而提出的SFR算法、CUC算法以及DAC算法这三种关键技术进行了详细的分析。 在此基础上，本文以车载网络环境为例来研究SCTP在无线网络中的传输性能，并在NS2网络仿真平台上对TCP、SCTP以及SCTP-CMT的传输性能进行了分析和比较。仿真实验结果显示，当终端具有多种网络接入方式时，SCTP-CMT的传输性能明显优于SCTP和TCP。因此，本文认为SCTP-CMT在无线车载网络环境中较SCTP及TCP拥有更好的传输性能。 最后，为使SCTP-CMT更适应无线车载网络环境，以提高传输性能，文章对SCTP-CMT进行了分析，指出了SCTP-CMT应用于车载网络环境中的不足之处。并针对由无线信号错误导致的传输效率下降问题提出了基于二项式拥塞控制的改进算法。并在NS2仿真平台下通过建立仿真拓扑结构以及修改相应的代码，实现了对改进算法的仿真分析。仿真实验结果显示，改进后的协议能有效区分无线信号错误与网络拥塞，在无线车载网络环境中性能较之前有明显提高。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 论文结构及主要内容

第2章 流控制传输协议介绍

2．1 报文格式

2．2 基本特性

2．2．2 偶联

2．2．3 多宿性

2．2．4 多流性

2．2．5 其本功能

2．2．6 SCTP与TCP／UDP的比较

2．3 多路径并行传输

2．3．1 多路径并行传输概念

2．3．2 SCTP-CMT主要问题及关键技术

2．3．3 重传机制

2．3．4 相关研究

2．4 其他扩展

2．4．1 PR-SCTP

2．4．1 移动扩展M-SCTP

2．5 本章小结

第3章 车载网络环境应用分析

3．1 车载网络介绍

3．2 在车载网络环境中应用的价值

3．3 存在的问题

3．4 本章小结

第4章 算法改进

4．1 传统拥塞控制算法

4．1．1 慢启动算法

4．1．2 拥塞避免算法

4．1．3 拥塞控制算法

4．1．4 快速重传算法

4．2 传统RTO算法

4．3 二项式拥塞控制算法

4．3．1 二项式拥塞控制

4．3．2 收敛于公平

4．4 带宽估计

4．5 修改心跳包／心跳回复包

4．6 改进的拥塞控制算法

4．7 改进的RTO算法

4．8 本章小结

第5章 仿真实验

5．1 NS2仿真工具

5．1．1 NS2包含的类

5．1．2 分裂对象模型

5．1．3 网络仿真流程

5．2 SCTP与TCP的仿真比较

5．3 SCTP-CMT与TCP在车载网络环境中的仿真比较

5．4 改进算法仿真比较与分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表论文(著)及科研情况