多路径并行传输算法的设计与实现

摘要

近年来随着互联网、移动互联网及相关技术的高速发展，传统TCP、UDP协议自身的不足表现的越来越明显，比如传输路径单一、数据整体延迟较大，容易受到网络攻击和队首阻塞等问题。在此前提下，SCTP协议应运而生，在不久的将来取代TCP成为下一代互联网的传输协议已成为不争的事实。为了聚合带宽，提高端到端的吞吐量，研究学者在SCTP的基础上提出了多路径并行传输(Concurrent Multipath Transfer，CMT)的解决方案。CMT-SCTP继承了SCTP协议的诸多优点但是由于多路径之间的路径差异会导致接受缓存阻塞等问题。因此，为了提高传输性能开展多路径并行传输策略的研究具有重要的理论意义和应用价值。
　　首先本文对现有几种传输策略的优缺点进行详细分析。总结出两点需要改进方面:第一，在现有传输策略中缺少根据路径实时传输性能制定动态的传输策略;第二，多路径并行传输是为了更好的利用网络资源，采用部分路径传输没有充分发挥多路径传输优势。针对上述问题，本文提出基于质量评估模型的最大并行化的多路径并行传输算法CMT-QMP(Quality evaluation Maximize Parallel in CMT)。首先利用路径质量评估参数Q对路径传输质量进行综合评定，该质量评估参数即实现了对路径传输质量的实时监控，又为后续传输策略制定提供了依据。本文目的是采取有效的算法减少路径差异实现多路径传输的最大并行化，在传输策略部分，利用路径质量评估参数对所有传输路径进行分类，分类方法采用权值不等式的比较，分类之后同一集合之中的路径差异实现了最小化。在不同集合之间，利用各质量评估参数均值及路径条数分配数据。在同一集合之中，由于路径之间差异较小，利用简单轮询方式分配数据，提高传输效率。
　　通过仿真实验，对比四种传输算法可以看出本文提出的CMT-QMP算法可以有效解决由于乱序引起的接收端缓存阻塞等问题，验证了本文提出算法的可行性及有效性。论文最后对课题进行了总结与展望，并提出了下一步的研究方向。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究现状

1．3 本文研究内容和方法

1．4 本文组织结构

第2章 CMT-SCTP的关键技术

2．1 接收端缓存阻塞问题研究

2．1．1 非丢包导致接收端缓存阻塞

2．1．2 丢包导致接收端缓存阻塞

2．2 拥塞控制问题研究

2．2．1 SFR(Split Fast Retransmit)算法

2．2．2 CUC(Cwnd Update With CMT)算法

2．2．3 DAC(Delayed Ack for CMT)算法

2．3 路径选择问题研究

2．4 本章小结

第3章 多路径并行传输算法分析

3．1 多路径并行传输CMT-PF算法

3．2 多路径并行传输CMT-PW算法

3．3 多路径并行传输自适应选路算法

3．4 多路径并行传输算法总结与分析

3．5 本章小结

第4章 基于质量评估模型的多路径并行传输算法

4．1 算法提出背景

4．2 算法思想

4．3 算法设计

4．3．1 总体设计思想

4．3．2 质量评估设计

4．3．3 数据调度设计

4．3．4 实际传输设计

4．4 本章小结

第5章 仿真实验与结果分析

5．1 仿真模型建立

5．1．1 仿真平台NS2简介

5．1．2 仿真设计实现

5．2 仿真结果分析

5．2．1 接收端缓存占用情况分析

5．2．2 重传次数情况分析

5．2．3 吞吐量情况分析

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 未来研究方向

参考文献

致谢