【正文】 小變化與TCP Vegas的慢啟動(dòng)比較，當(dāng)φ取最小值，即φ=2時(shí)，其經(jīng)歷的時(shí)間相同，即最長慢啟動(dòng)時(shí)間與TCP Vegas相同，卻能有效降低窗口中多個(gè)分組丟棄的概率。 基于網(wǎng)絡(luò)測量的TCP協(xié)議改進(jìn) 第四章仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)與研究第四章 仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)與研究4．1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹4．1．1 平臺(tái)問題分析在我們研究網(wǎng)絡(luò)算法時(shí)，需要設(shè)計(jì)此測試網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D與參數(shù)，為了達(dá)到最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)效果，需要對圖的結(jié)構(gòu)等等進(jìn)行不斷的修改。（2）、Tk：與Tcl協(xié)調(diào)工作的圖形工具包。腳本用Otcl語言編寫。 /*擁塞窗口調(diào)節(jié)函數(shù)*/ virtual void slowdown(int how)。 /*最小RTT估計(jì)值*/TracedInt myseqno_。fr_multi)。 if (delay_bind(varName, localName, tau_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, fr_phase, amp。if (delay_bind(varName, localName, min_rtt_estimate, amp。 if (delay_bind(varName, localName, fr_alpha_, amp。min_rtt_estimate)。 /*本次帶寬估計(jì)值*/double last_bwe_sample_。 /*構(gòu)造函數(shù)*/ virtual void recv(Packet *pkt, Handler*)。2．使用介紹可以將整個(gè)NS2看成一個(gè)解釋器。TclObject類功能[17]包括：創(chuàng)建/清除模擬器組件的對象；實(shí)現(xiàn)從C++類成員變量到OTcl類成員變量的綁定（Binding）；實(shí)現(xiàn)變量的跟蹤（Tracing）；實(shí)現(xiàn)從C++類的成員函數(shù)到Otcl類的成員函數(shù)之間的一一對應(yīng)（通過該類的mand（）函數(shù)）。在提高傳輸性能的同時(shí)，它還能有效克服采用較大初始窗口方法帶來突發(fā)流量的缺陷。另一方面則是對慢啟動(dòng)階段的算法進(jìn)行改進(jìn)。若cumul_ack等于0，則所接收的ACK[14]肯定是DUPACK，而在BWE的處理中應(yīng)該計(jì)為一個(gè)報(bào)文段；同時(shí)DUPACK計(jì)數(shù)也要更新。當(dāng)j＝0，n1時(shí)， （5）同時(shí)。注意該平均化計(jì)算對于過濾由延遲的確認(rèn)引起的干擾同樣有效。若該傳輸過程沒有發(fā)生丟包事件，那么把已傳輸數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)簡單地除以時(shí)間就可以得到當(dāng)前源端所使用帶寬的比較準(zhǔn)確的估計(jì)。目前標(biāo)準(zhǔn)的慢啟動(dòng)擁塞窗口的速度變化如圖1中曲線a所示，窗口增加幅度的趨勢是越來越快。以前的設(shè)置都是根據(jù)大范圍的實(shí)際調(diào)查和一定的理論分析對這些參數(shù)進(jìn)行初始化。鏈路帶寬測量主要測量路徑中的各鏈路的容量和利用率。則可得 （6） （其中c是常數(shù)，它是傳輸延遲、處理延遲和排隊(duì)延遲的總和）。這些起伏表明了路由或者配置上的變化所引起兩個(gè)站點(diǎn)間RTT的改變情況?；诰W(wǎng)絡(luò)測量的TCP協(xié)議改進(jìn) 第二章網(wǎng)絡(luò)測量方法與研究第二章 網(wǎng)絡(luò)測量方法與研究2．1 網(wǎng)絡(luò)測量方法2．1．1 測量方法對比網(wǎng)絡(luò)測量方法[11]主要分為兩種：被動(dòng)測量和主動(dòng)測量。1．3 慢啟動(dòng)算法評估1．3．1 面臨的困難和問題擁塞控制算法的困難[8]體現(xiàn)在以下幾方面:(1) ,必須使用不完整的信息完成控制,并使各節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)工作,還必須考慮某些節(jié)點(diǎn)工作不正常的情況.(2) 中各處的網(wǎng)絡(luò)性能有很大的差異,由于Internet 對報(bào)文的正確傳輸不提供保證,算法必須處理報(bào)文丟失、亂序到達(dá)等情況.(3) ,包括算法的公平性、效率、,在算法設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行權(quán)衡.(4) ,(特別是網(wǎng)關(guān)),在網(wǎng)關(guān)上只進(jìn)行少量的操作,這符合 Internet 的基本設(shè)計(jì)思想.人們可以把連接按由建立到終止所經(jīng)歷時(shí)間的長短分為長生存期和短生存期連接。然而這也說明缺乏SACK算法時(shí),源端只能選擇兩種丟失數(shù)據(jù)的恢復(fù)策略：每一個(gè)RTT時(shí)間內(nèi)至多重傳一個(gè)丟棄的包，或者重傳所有包，其中也包括可能已經(jīng)正確發(fā)送的包。而準(zhǔn)確估計(jì)RTO和RTT值并不是一件容易的事。(2)擁塞避免階段：當(dāng)發(fā)現(xiàn)超時(shí)或收到3個(gè)相同ACK確認(rèn)幀時(shí)，網(wǎng)絡(luò)即發(fā)生擁塞(TCP這一假定是基于由傳輸引起的數(shù)據(jù)包損壞和丟失的概率很小(小于1%)[3])。 48基于網(wǎng)絡(luò)測量的TCP協(xié)議改進(jìn) 第一章TCP擁塞控制機(jī)制第一章 TCP 擁塞控制機(jī)制1．1 擁塞現(xiàn)象與控制1．1．1 擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在過多的數(shù)據(jù)包時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的性能就會(huì)下降，這種現(xiàn)象稱為擁塞。 自從ARPNET誕生以后，全球的信息化步伐進(jìn)一步加快，Internet的發(fā)展也以超乎想象的速度進(jìn)行擴(kuò)張。由于當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)是TCP/IP協(xié)議族，所以學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)在于TCP擁塞控制。 phasedivided asymptote algorithm V基于網(wǎng)絡(luò)測量的TCP協(xié)議改進(jìn) 目錄目 錄緒 論 1第一章 TCP 擁塞控制機(jī)制 21．1 擁塞現(xiàn)象與控制 21．1．1 擁塞現(xiàn)象的產(chǎn)生 21．1．2 控制階段的劃分 31．2 國外相關(guān)工作 41．2．1 控制機(jī)制的發(fā)展：Tahoe到Reno 41．2．2 新改進(jìn)：NewReno、 SACK和Vegas 41．3 慢啟動(dòng)算法評估 61．3．1 面臨的困難和問題 61．3．2 算法缺陷分析 71．3．3 基于網(wǎng)絡(luò)測量的方向 7第二章 網(wǎng)絡(luò)測量方法與研究 82．1 網(wǎng)絡(luò)測量方法 82．1．1 測量方法對比 82．1．2 主動(dòng)測量方法 82．2帶寬測量的研究 92．2．1 算法基本原理 92．2．2 主要算法對比 102．3 主動(dòng)帶寬測量方案 112．3．1 鏈路帶寬測量 112．3．3 端到端的帶寬測量 12第三章 基于帶寬測量的TCP分段逼近算法 133．1問題分析 133．1．1 慢啟動(dòng)階段 133．1．2 解決思路 133．2 端到端測量的擁塞控制 143．2．1 端到端的原則 143．2．2 擁塞信號(hào)的處理 153．3 基于帶寬測量的TCP算法原理 153．3．1 計(jì)算公式 153．3．2 過濾器原理 163．4 基于帶寬測量的TCP擁塞控制過程 183．4．1 過程原理 183．4．2 偽代碼 183．5 TCP慢啟動(dòng)分段逼近改進(jìn)方案 193．5．1 方案原理 193．5．2 算法偽代碼 203．5．2 性能分析 213．6 帶增長因子的TCP慢啟動(dòng)分段逼近方案 213．6．1 方案原理 213．6．2 算法偽代碼 223．6．3 性能分析 22第四章 仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)與研究 234．1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹 234．1．1 平臺(tái)問題分析 234．1．2 NS2體系結(jié)構(gòu)和類層次 234．1．3 NS2模塊組成和使用 244．2 NS2擴(kuò)展模塊設(shè)計(jì) 274．2．1 類結(jié)構(gòu)層次圖 274．2．2 類屬性聲明與接口定義 284．3 模塊TCL接口實(shí)現(xiàn) 294．3．1構(gòu)造函數(shù)MultiPhaseTcpAgent( ) 294．3．2 類變量綁定函數(shù)delay_bind_dispatch( ) 304．4模塊關(guān)鍵算法流程 314．4．1 接收處理函數(shù)recv ( ) 314．4．2 擁塞控制窗口調(diào)節(jié)函數(shù)opencwnd ( ) 324．4．3 重復(fù)性ACK處理函數(shù)dupack_action ( ) 334．4．4 超時(shí)處理函數(shù)timeout ( ) 344．5 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 354．5．1 拓?fù)鋱D 354．5．2 測試腳本 354．6 實(shí)驗(yàn)編譯調(diào)試 384．7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 394．7．1擁塞窗口Cwnd 394．7．2 路由器隊(duì)列長度Queue length 40第五章 結(jié)論 415．1 回顧 415．2 總結(jié) 415．3 下一步工作 425．4 結(jié) 束 語 43致 謝 44參 考 文 獻(xiàn) 45基于網(wǎng)絡(luò)測量的TCP協(xié)議改進(jìn) 緒論緒 論 本課題來源于指導(dǎo)老師所進(jìn)行的TCP協(xié)議的優(yōu)化與改進(jìn)研究。經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)者對TCP協(xié)議原理與設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)仿真有一個(gè)較為全面的了解，熟悉Linux環(huán)境下C++、Tcl/Tk程序設(shè)計(jì)開發(fā)過程和技巧。源端按cwnd大小發(fā)送數(shù)據(jù)，每收到一個(gè)ACK確認(rèn)，cwnd就增加一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送量。但TCP Reno算法仍有不足。顯然,NewReno只需修改源端代碼。有研究通過仿真分析了Vegas實(shí)際的運(yùn)行效果，由于它沒有采用包丟失來判斷網(wǎng)絡(luò)可用帶寬，而改以RTT的改變來判斷，所以能較好地預(yù)測網(wǎng)絡(luò)帶寬使用情況，并且對小緩存(smallbuffer)的適應(yīng)性較強(qiáng)，其公平性、效率都較好。 TCP Vegas通過計(jì)算擁塞窗口與實(shí)際測量的的比值，計(jì)算出實(shí)際傳送帶寬，與期望的傳送帶寬比較，來調(diào)整發(fā)送端的傳送帶寬，并通過兩個(gè)門限參數(shù)，使傳送帶寬收斂于網(wǎng)絡(luò)可用帶寬，測量表達(dá)式，為擁塞窗口的大小，為分組往返時(shí)間，通過計(jì)算上一個(gè)分組傳送的速率，作為計(jì)算當(dāng)前大小和慢啟動(dòng)門限值的依據(jù)。 具體來說， RTT測量是通過類似Ping的程序，每隔一定時(shí)間進(jìn)行一次?；舅惴ㄊ墙⒃趯ΨQ網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上的。由帶寬定義知道，鏈路帶寬表征接口處理數(shù)據(jù)包的能力，鏈路帶寬越大，接口在單位時(shí)間內(nèi)把數(shù)據(jù)包發(fā)送到傳輸介質(zhì)上的能力就越強(qiáng)，數(shù)據(jù)包傳送的速率就越快。接著，引發(fā)源端重傳超時(shí)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的全局同步；全局同步又導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)載加重和排隊(duì)延遲的抖動(dòng)。當(dāng)慢啟動(dòng)階段開始進(jìn)入擁塞避免階段前最后一個(gè)RTT時(shí)間單位，與前一次的數(shù)值相比，其發(fā)送窗口增加幅度差為ssthresh/2。而過去所采用的帶寬估計(jì)（通過監(jiān)測ACK）只是通過間接方法，比如說瓶頸隊(duì)列長度的估計(jì)， 來控制TCP窗口。 假設(shè)在時(shí)間，源端收到一個(gè)ACK，其表示TCP接收端收到了字節(jié)。但是，因?yàn)锳CK流是異步的，其采樣頻率限制就無法得到保證。該數(shù)目在偽碼中由變量acked來表示。 acked = cumul_ack。于是本方案引入了增長因子γ，其為大于等于1的整數(shù)(γ=1)。這是一個(gè)很優(yōu)秀的軟件。（12）、zlib：通用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)壓縮庫（data pression library）。本算法所編寫的MultiPhase類是從RenoTCPAgent繼承來的。 /*增長因子*/ int fr_phase。bind(fr_a_, amp。lastackno_, tracer)) return TCL_OK。unaccounted_, tracer)) return TCL_OK。fr_multi, tracer)) return TCL_OK。mss_, tracer)) return TCL_OK。 bind(filter_type_, amp。MultiPhaseTcpAgent::MultiPhaseTcpAgent() : RenoTcpAgent(), current_bwe_(0), last_bwe_sample_(0), unaccounted_(0), fr_a_(0), min_rtt_estimate(), myseqno_(1),fr_phase(1),fr_multi(), lastackrx_(), fr_alpha_(), filter_type_(1), tau_(){ // bind(current_bwe_, amp。 /*類變量綁定函數(shù)*/ protected: /*屬性說明*/ double lastackno_。b) Xgraph方式：與nam相似，NS工具包中還有一個(gè)Xgraph模塊，產(chǎn)生Xgraph，語句如下：％xgraph “” 不過，“*.tr”文件一般記錄的是，仿真過程中的內(nèi)部狀態(tài)，比如，傳輸數(shù)率、各種峰值等等。（5）、ns：NS的主體代碼，內(nèi)含一個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)產(chǎn)生器、兩個(gè)傳輸事件產(chǎn)生器。這使我們將更多的精力投入對操作系統(tǒng)的編程而不是對算法的研究。當(dāng)進(jìn)入慢啟動(dòng)階段后，假設(shè)所有的分組都收到了正確的應(yīng)答，令,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)慢啟動(dòng)原理，其經(jīng)歷時(shí)間為，窗口變化情況為擁塞窗口cwnd由1開始，在前(N1)個(gè)RTT時(shí)間增加到ssthresh/4，最后兩個(gè)RTT時(shí)間單位里cwnd分別增加了ssthresh/4和ssthresh/2，其增幅達(dá)到ssthresh的3/4，特別是最后一個(gè)RTT單位里增加了ssthresh/2。 if (cumul_ack = 0) accounted_for = accounted_for + 1 。結(jié)果是既然重復(fù)的ACK應(yīng)該早就在考慮之中，那么一個(gè)增長的ACK應(yīng)該只作為一個(gè)報(bào)文段的計(jì)數(shù)，更復(fù)雜的考慮來源于延遲的ACK。換一句說，最近的應(yīng)該增加所占的比重。飽和狀態(tài)是通過下列事實(shí)來確認(rèn)的，即數(shù)據(jù)包已經(jīng)丟失，表明一個(gè)或多個(gè)中間緩存已經(jīng)耗盡。實(shí)際上，一般地講，傳輸網(wǎng)絡(luò)被視為一個(gè)“黑箱”。不管所采用的測量機(jī)制多么有效，也很難保證擁塞控制參數(shù)與可用帶寬的完全兼容。當(dāng)窗口大小達(dá)到一個(gè)恰當(dāng)?shù)闹?，這個(gè)過程將消耗多個(gè)RTT周期。假設(shè)端到端通路包含n跳，數(shù)據(jù)包k在第i跳排隊(duì)等待時(shí)間為，傳輸延遲為，傳播時(shí)延為。第一種是數(shù)據(jù)包對(Packet Pair)算法，衍生算法有bprobe改進(jìn)算法、TOPP 算法、潛在帶寬濾波算法、改進(jìn)型潛在帶寬濾波算法、追尾(packet tailgating)算法、P