【正文】 包丟失到檢測(cè)到丟失時(shí)發(fā)送的全部數(shù)據(jù)包(即Gobackn算法)，而這中間有些數(shù)據(jù)包是正確傳到接收端，不必重傳的。如下式[5]： (1)，其中為加權(quán)因子且。理論上，RTT的測(cè)量比較簡(jiǎn)單。SACK算法是在Reno基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行有選擇地確認(rèn)和重傳。綜合來(lái)看，即使源端不通過(guò)等待超時(shí)來(lái)恢復(fù)一個(gè)窗口數(shù)據(jù)中丟失的包，Reno和NewReno在一個(gè)RTT內(nèi)也至多只能重傳一個(gè)丟棄的包。SACK使用“管道”(pipe)變量表示在發(fā)送路徑上損失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。另一方面，如果RTT變小，Vegas就解除擁塞，再次增加cwnd。在擁塞避免階段，cwnd值由以下公式?jīng)Q定： (2)其中，rtt是觀察到的回路響應(yīng)時(shí)間，base_rtt是所觀察到所有rtt的最小值。但Vegas算法離在Internet上普遍采用還有距離。但是長(zhǎng)生存期的連接卻傳送了大部分的數(shù)據(jù)量，而短生存期連接的特點(diǎn)是其傳輸過(guò)程往往在慢啟動(dòng)階段終止。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞狀況時(shí)，慢啟動(dòng)機(jī)制才對(duì)長(zhǎng)生存期連接的性能有一定的影響，因?yàn)楫?dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)不再是Telent、FTP、Gopher等為主要服務(wù)，而是以Web服務(wù)、視頻點(diǎn)播、實(shí)時(shí)信息發(fā)送等新興服務(wù)為主要類型，其中尤其以Web瀏覽服務(wù)為首要的服務(wù)。其中，M. Allman等設(shè)計(jì)一個(gè)更大的初始窗口，減少慢啟動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間且大大提高了短生存期連接的慢啟動(dòng)開(kāi)始階段的效率[9]；J. Hoe采用基于接收端方法的估測(cè)門限值ssthresh替代初始設(shè)定門限閾值（ssthinit），以確保擁塞窗口增長(zhǎng)至一合適的值[10]； TCP Vegas采用了一定程度限制慢啟動(dòng)窗口的指數(shù)增長(zhǎng)，即每?jī)蓚€(gè)往返時(shí)間間隔（RTT）把擁塞窗口增大一倍[6]。很顯然，TCP Vegas的測(cè)量方法比較粗糙，在某種意義上來(lái)說(shuō)它只是用來(lái)判斷源端發(fā)送速率改變的趨勢(shì)。被動(dòng)測(cè)量提供了單獨(dú)連接或者節(jié)點(diǎn)的性能描述，而主動(dòng)測(cè)量則是針對(duì)位于一條路徑上的幾個(gè)連接和節(jié)點(diǎn)的性能。然后將這些測(cè)量數(shù)據(jù)存入一個(gè)高性能數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。因?yàn)镽TT測(cè)量更易于實(shí)現(xiàn)，而且不會(huì)依賴外部設(shè)備去同步兩臺(tái)監(jiān)視器的時(shí)間。該程序?qū)γ颗_(tái)主機(jī)發(fā)送ICMP響應(yīng)包，然后等待ICMP的回應(yīng)包，記錄每個(gè)站點(diǎn)的測(cè)量延遲。如果一個(gè)站點(diǎn)的丟包率過(guò)高，那么它可能出現(xiàn)硬件損壞，這種分析是非?；镜摹? 網(wǎng)絡(luò)模型 瓶頸鏈路與端到端分組間隔情況源節(jié)點(diǎn)N0發(fā)送分組k經(jīng)由各中間結(jié)點(diǎn)及鏈路到達(dá)目標(biāo)結(jié)點(diǎn)Nn，分組到達(dá)節(jié)點(diǎn)Ni的經(jīng)歷時(shí)間為前i1個(gè)結(jié)點(diǎn)上的排隊(duì)時(shí)間（源節(jié)點(diǎn)N0沒(méi)有排隊(duì)延遲）、在前i條鏈路上的傳輸時(shí)間以及前i條鏈路的時(shí)延之和，即， (1)根據(jù)前述約定，由于沒(méi)有其他流量干擾，分組在所有鏈路的起始端結(jié)點(diǎn)的排隊(duì)時(shí)間為0，即，如果在第k＋1個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)第i個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，第k個(gè)分組已經(jīng)離開(kāi)第i個(gè)結(jié)點(diǎn)，那么，第k＋1個(gè)分組在結(jié)點(diǎn)i的排隊(duì)時(shí)間為0，否則為二者的時(shí)間差，即， (2)分組k，k＋1到達(dá)Nn的時(shí)間間隔為Δ= (3)第k個(gè)分組沒(méi)有完全離開(kāi)瓶頸鏈路，第k＋1個(gè)分組就到達(dá)瓶頸鏈路，兩分組到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間間隔將由兩個(gè)分組離開(kāi)瓶頸鏈路的時(shí)間差決定，Δ=P/Bmin，有端到端的帶寬，即為瓶頸鏈路帶寬，Be2e=Bmin=P/()=P/Δ (4)2．2．2 主要算法對(duì)比現(xiàn)有的帶寬測(cè)量算法[12]主要有兩種，其他的算法和應(yīng)用工具大都是在它們基礎(chǔ)之上的改進(jìn)。為保證第二個(gè)包的傳輸延遲不小于第一個(gè)包，并且包對(duì)間的距離不至于連續(xù)增加，兩個(gè)包的大小應(yīng)相等。令是一個(gè)B 比特?cái)?shù)據(jù)包的RTT，是鏈路帶寬。這樣可得 （7）為獲得，發(fā)送不同大小的數(shù)據(jù)包到節(jié)點(diǎn)i，為函數(shù)(B)建立采樣點(diǎn)，再通過(guò)線性回歸法求得斜率， 同法可求。由以上的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程描述[12]，我們可以將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的延遲分為排隊(duì)延遲（Queuing Time）,傳輸延遲（Transfers Delay）以及傳播延遲（Transmission Latency）幾個(gè)部分。顯然數(shù)據(jù)包k在第i跳的延遲為 (8)則通路P總延遲為 （9）對(duì)于特定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和是固定的，因背景流量的存在和流量的突發(fā)特性使得在緩存中排隊(duì)的數(shù)據(jù)包數(shù)目不確定，即是可變的，因此在測(cè)量端到端的延遲時(shí)，測(cè)量值有較大的變化。鏈路帶寬經(jīng)常稱為鏈路容量（link capacity）。該方案主要內(nèi)容是源端主機(jī)通過(guò)測(cè)量返回ACK的速率來(lái)對(duì)鏈路上可用帶寬進(jìn)行估計(jì)，即其主要是基于端到端的速率測(cè)量（RE Rate Estimate）?；诰W(wǎng)絡(luò)測(cè)量的TCP協(xié)議改進(jìn) 第三章基于帶寬測(cè)量的TCP分段逼近算法第三章 基于帶寬測(cè)量的TCP分段逼近算法3．1問(wèn)題分析3．1．1 慢啟動(dòng)階段TCP慢啟動(dòng)機(jī)制在探測(cè)網(wǎng)絡(luò)帶寬方面是按照窗口大小從1開(kāi)始指數(shù)增長(zhǎng)的規(guī)律，這導(dǎo)致了兩個(gè)主要問(wèn)題：第一，慢啟動(dòng)的窗口大小由1個(gè)報(bào)文段進(jìn)行遞增。第二，源端無(wú)法得知網(wǎng)絡(luò)可用帶寬的容量，而在開(kāi)始階段使用系統(tǒng)提供的默認(rèn)參數(shù)。TCP性能大幅下降，再次通過(guò)慢啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)自時(shí)鐘。雖然其具有一定的合理性，當(dāng)按照網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，其靈活性總會(huì)受到這樣的或那樣的挑戰(zhàn)。所以，滯后性始終是無(wú)法完全解決的一個(gè)缺陷?？梢园l(fā)現(xiàn)的規(guī)律是，給定i，則前i1個(gè)數(shù)值之和與第i個(gè)數(shù)值相差1。瀏覽整個(gè)增加幅度差隊(duì)列，此時(shí)差值最大。然而當(dāng)發(fā)送速率接近網(wǎng)絡(luò)帶寬時(shí)，這樣的變化規(guī)律會(huì)導(dǎo)致以上的問(wèn)題。 這里必須重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)”端到端”的原則。因此，為了判斷網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬，源端必須通過(guò)不斷增大發(fā)送速率來(lái)探測(cè)該帶寬大小，直到其收到被動(dòng)反饋，比如說(shuō)超時(shí)或重復(fù)確認(rèn)，而這些都是表示網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到耗盡程度的信號(hào)。3．2．2 擁塞信號(hào)的處理 在擁塞階段（即源端接收到三個(gè)重復(fù)的ACKs或超時(shí)），源端利用測(cè)量得到的帶寬來(lái)把擁塞窗口和慢啟動(dòng)閾值設(shè)為恰當(dāng)?shù)闹?，從而啟?dòng)一個(gè)稱之為更快速恢復(fù)的過(guò)程。 然而，源端無(wú)法分辨是哪一個(gè)報(bào)文段觸發(fā)了DUPACK傳輸，因此，其不能按報(bào)文段的數(shù)量來(lái)更新數(shù)據(jù)包計(jì)數(shù)。在合適的條件下和穩(wěn)定狀態(tài)中，像統(tǒng)一傳播延遲等，實(shí)際上是“所占份額”。而當(dāng)前的TCP算法只是“盲目地”把cwin的值減半。于是可以得到該連接所使用的帶寬樣本為 (1)式中，而表示前一個(gè)ACK收到的時(shí)間。但是該帶常數(shù)系數(shù)的指數(shù)過(guò)濾器無(wú)法有效地過(guò)濾帶寬的高頻部分。實(shí)際上，當(dāng)間隔時(shí)間增加時(shí)，的上一個(gè)值就減少了所占的比重。 （4）因此的新值是由前一個(gè)的約90％和上兩個(gè)樣本值和的算術(shù)平均值的約10％所組成的。因此，為了保證尼奎斯特限制，假設(shè)當(dāng)時(shí)間（m=2）過(guò)去而自從上一個(gè)ACK后仍未接收到任何新的ACK，那么過(guò)濾器就設(shè)置一個(gè)虛擬的空樣本＝0。而 （6）是時(shí)刻的帶寬樣本。 （7） 正如之前所述，既然其接收表明了成功地收到了報(bào)文段，雖然是錯(cuò)誤的順序，DUPACK應(yīng)該計(jì)算在帶寬估計(jì)中。3．4 基于帶寬測(cè)量的TCP擁塞控制過(guò)程3．4．1 過(guò)程原理 帶寬估計(jì)過(guò)程[13]必須強(qiáng)調(diào)兩個(gè)方面：（1）源端必須保存其所收到的DUPACK的數(shù)量直到新數(shù)據(jù)包得到確認(rèn)為止；（2）源端應(yīng)該能夠檢測(cè)到延遲的ACK并且做出相應(yīng)的處理。關(guān)鍵變量是accounted，其表示所接收的DUPACK的數(shù)目。若所收到的ACK[15]確認(rèn)的報(bào)文段數(shù)目少于或等于所期望的數(shù)目，那么意味著當(dāng)收到DUPACK時(shí)“丟失的”報(bào)文段已經(jīng)得到計(jì)數(shù)了，并且其不應(yīng)該被重復(fù)計(jì)數(shù)。（cumul_ack=2和accounted_for=0）:3．4．2 偽代碼PROCEDURE AckedCount cumul_ack = current_ack_seqno – last_ack_seqno。 else if (accounted_for cumul_ack) cumul_ack = cumul_ack – accounted_for。 return(acked)。結(jié)果擁塞窗口大小將逐步逼近慢啟動(dòng)閾值。3．5．2 算法偽代碼,cwnd=2,ssthresh=ssthreshinit,設(shè)置φ；=1,RTTmean = RTTinit；；記錄每個(gè)分組發(fā)送時(shí)間；(ACK) 記錄該分組的返回時(shí)間，計(jì)算時(shí)間間隔； 若 i=1 則 RTTmean =RTT1；否則 若 i1 則計(jì)算RTTmean ,采用公式RTTmean＝((i1)RTTmean + RTTk)/i計(jì)算當(dāng)前瞬時(shí)測(cè)量帶寬Bt_cur ，采用公式Be2e=Bmin=P/()=P/Δ （其中Δ為分組k，k＋1到達(dá)Nn的時(shí)間間隔，為，P為分組大?。┤鬷=2 then Bt= Bt_cur ；計(jì)算測(cè)量帶寬 Bt=(1α)Bt1+αBt_cur ；估測(cè)慢啟動(dòng)閾值； i＝i＋1； 若 i = cwnd 則 轉(zhuǎn)至 4；5. 若 cwndssthesh/2 則 cwnd=2*cwnd,然后轉(zhuǎn)至2；6. 否則 若 cwndssthresh 則 cwnd=ssthresh,然后轉(zhuǎn)至5；7. 否則 若cwnd=ssthresh/2 并且ssthreshcwndφ 那么cwnd=(cwnd + ssthresh)/2，然后轉(zhuǎn)至2；8. 然后 cwnd=ssthresh；3．5．2 性能分析通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)慢啟動(dòng)與本方案的擁塞窗口變化情況進(jìn)行比較，可以得到本方案其總體效果更好的結(jié)論。3．6 帶增長(zhǎng)因子的TCP慢啟動(dòng)分段逼近方案3．6．1 方案原理當(dāng)調(diào)節(jié)因子φ=2時(shí)，將以上算法與標(biāo)準(zhǔn)慢啟動(dòng)做比較：當(dāng)cwnd小于ssthresh/2時(shí)，cwnd按照RTT時(shí)間單位以2的指數(shù)次冪形式進(jìn)行增長(zhǎng)；而當(dāng)cwnd大于ssthresh/2時(shí)，cwnd按照RTT時(shí)間單位以cwnd與ssthresh之和的指數(shù)次倒數(shù)形式進(jìn)行增長(zhǎng)，其慢啟動(dòng)所經(jīng)歷時(shí)間約為標(biāo)準(zhǔn)慢啟動(dòng)的兩倍。該因子表示當(dāng)源端每接收到一個(gè)應(yīng)答，則將cwnd增加的分組數(shù)，這反映了慢啟動(dòng)擁塞窗口增加的快慢，例如，當(dāng)γ=1，φ=2時(shí)，即為上一節(jié)所述算法；若γ=3，φ=2，當(dāng)cwndssthresh/2時(shí)，在每個(gè)RTT時(shí)間單位里，cwnd增加為原來(lái)的4倍，當(dāng)cwndssthresh/2時(shí)，在每個(gè)RTT時(shí)間單位里cwnd增加幅度為3(ssthreshcwnd)/4，直到ssthreshcwnd小于φ。若γ=3，φ=2，當(dāng)cwndssthresh/2時(shí)，在每個(gè)RTT時(shí)間單位里，cwnd增加為標(biāo)準(zhǔn)慢啟動(dòng)的4倍，當(dāng)cwndssthresh/2時(shí)，在每個(gè)RTT時(shí)間單位里cwnd增加幅度為3(ssthreshcwnd)/4，而標(biāo)準(zhǔn)慢啟動(dòng)的增加幅度為1。而要直接進(jìn)行操作系統(tǒng)上的編程工作，則不斷的修改、調(diào)試讓人無(wú)法忍受，更重要的是由于實(shí)際機(jī)器的影響，很多工作都無(wú)法進(jìn)行。比如說(shuō)NS模擬器。用一句話概括這個(gè)軟件的功能就是：它可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)仿真一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。它與Tk(toolkit)協(xié)作，可生成GUI應(yīng)用程序，可在PC、Unix和Macintosh上運(yùn)行。（4）、Tclcl：此目錄下含tcl/C++的接口，vic、vat、ns、rtp_play、和nam都會(huì)用到。（8）、Xgraph：Xgraph是一XWindows應(yīng)用程序，包含：n 交互式測(cè)量和繪制；n 動(dòng)畫效果（9）、Gtitm：GT Internetwork Topology Models的簡(jiǎn)稱，產(chǎn)生模擬internt網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋱D，還提供了一些例子。 在下圖中，粗框里為NS的模塊，方框外的script為我們寫的腳本文件。如：輸入命令： nsversion返回版本號(hào)： b) 腳本方式，指定一個(gè)腳本文件（*.tcl文件），讓NS執(zhí)行。語(yǔ)句％nam 顯示仿真的整個(gè)過(guò)程，比如說(shuō)，數(shù)據(jù)包的傳輸，鏈路斷開(kāi)，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，丟包等等。4．2 NS2擴(kuò)展模塊設(shè)計(jì)4．2．1 類結(jié)構(gòu)層次圖本文討論的算法所修改的對(duì)象是TCP協(xié)議的擁塞控制協(xié)議。其類結(jié)構(gòu)圖如下：TcpAgentrecv()。 /*重復(fù)性ACK事件處理函數(shù)*/ virtual void timeout (int tno)。 /*快速恢復(fù)階段處理函數(shù)*/ virtual int delay_bind_dispatch(const char *varName, const char *localName, TclObject *tracer)。 /*指數(shù)型平衡系數(shù)*/ int filter_type_。 /*調(diào)節(jié)因子*/ /* 在TcpAgent類 (文件：) 包含以下變量的原始定義*/int mss_。 /*已接收未計(jì)數(shù)的ACK */double fr_a_。4．3 模塊TCL接口實(shí)現(xiàn)4．3．1 構(gòu)造函數(shù)MultiPhaseTcpAgent( ) 該函數(shù)對(duì)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行初始化，同時(shí)將C++類的變量與Otcl中的變量進(jìn)行綁定，這樣就可以在用戶編寫的TCL腳本中構(gòu)造Otcl變量來(lái)調(diào)用這些C++變量。last_bwe_sample_)。fr_a_)。fr_phase)。fr_alpha_)。tau_)。 if (delay_bind(varName, localName, lastackrx_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, filter_type_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, mss_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, last_bwe_sample_, amp。if (delay_bind(varName, localName, fr_a_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, myseqno_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, fr_multi,