【正文】 return RenoTcpAgent::delay_bind_dispatch(varName, localName, tracer)。 if (delay_bind(varName, localName, fr_phase, amp。if (delay_bind(varName, localName, min_rtt_estimate, amp。 if (delay_bind(varName, localName, unaccounted_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, current_bwe_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, tau_, amp。 if (delay_bind(varName, localName, fr_alpha_, amp。Int MultiPhaseTcpAgent::delay_bind_dispatch(const char *varName, const char *localName, TclObject *tracer){ if (delay_bind(varName, localName, lastackno_, amp。filter_type_)。fr_multi)。min_rtt_estimate)。unaccounted_)。current_bwe_)。 /*最小RTT估計值*/TracedInt myseqno_。 /*本次帶寬估計值*/double last_bwe_sample_。 /*第三種過濾器所使用的時間變量*/ double fr_multi。 /*最近的ACK序號 */ double lastackrx_。 /*擁塞窗口調(diào)節(jié)函數(shù)*/ virtual void slowdown(int how)。 /*構(gòu)造函數(shù)*/ virtual void recv(Packet *pkt, Handler*)。隨之而來的TCP Reno版本則是使用C＋＋的派生機(jī)制，以TcpAgent作為父類，繼承了一定數(shù)量的接口和屬性，同時增添了達(dá)到擁塞控制需要的屬性和接口。當(dāng)然以上的語句可以顯式給出，但一般可以寫入腳本的退出過程中。腳本用Otcl語言編寫。2．使用介紹可以將整個NS2看成一個解釋器。（11）、Cweb：與網(wǎng)頁相關(guān)的工具。（6）、TclDebug：Tcl調(diào)試工具包。（2）、Tk：與Tcl協(xié)調(diào)工作的圖形工具包。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)）。NS是一個完全免費(fèi)的軟件，具有開放體系結(jié)構(gòu)，并帶有大量協(xié)議庫支持，尤其適合于對基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真，在國際上享有很高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)，被世界各國的網(wǎng)絡(luò)研究者廣泛使用?；谝陨戏N種考慮，我們需要一個與操作系統(tǒng)無關(guān)的平臺，它可以屏蔽掉對操作系統(tǒng)的實(shí)際的訪問，且能近乎真實(shí)地模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓我們可以在各個層次上模擬網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。 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)平臺介紹4．1．1 平臺問題分析在我們研究網(wǎng)絡(luò)算法時，需要設(shè)計此測試網(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。在提高傳輸性能的同時，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。因此，有必要在確保平滑過渡的同時進(jìn)一步提高傳輸性能。對于現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)，這種算法的突發(fā)流量將對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性造成極大影響，引起網(wǎng)絡(luò)連接的分組丟失，造成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)全局同步，網(wǎng)絡(luò)性能大幅下降。如圖可見TCP慢啟動標(biāo)準(zhǔn)算法與本方案的比較： TCP慢啟動窗口大小變化 本方案慢啟動窗口大小變化與TCP Vegas的慢啟動比較，當(dāng)φ取最小值，即φ=2時，其經(jīng)歷的時間相同，即最長慢啟動時間與TCP Vegas相同，卻能有效降低窗口中多個分組丟棄的概率。另一方面則是對慢啟動階段的算法進(jìn)行改進(jìn)。 endifendif last_ack_seqno = current_ack_seqno。 cumul_ack = 1。所以，當(dāng)前ACK應(yīng)該只作為累積性的已確認(rèn)的報文段。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)該計為一個報文段；同時DUPACK計數(shù)也要更新。其描述了收到ACK后所應(yīng)該采取的處理，對應(yīng)于如何準(zhǔn)確處理應(yīng)考慮的數(shù)據(jù)包數(shù)目的帶寬估計過程。標(biāo)準(zhǔn)TCP實(shí)現(xiàn)每收到一個按順序的報文段就發(fā)送一個ACK，或收到一個單獨(dú)的報文段時則是等200ms超時溢出才發(fā)送ACK。因此，在時間后一段延長的無ACK過程請思考一下該過濾器的操作。當(dāng)j＝0，n1時， （5）同時。根據(jù)尼奎斯特采樣定律，為了對帶寬為的信號進(jìn)行采樣，其采樣間隔至少應(yīng)小于或等于。當(dāng)間隔時間增加時，系數(shù)減少，因此前一個對于上兩個最近的按權(quán)重計的樣本來說其比重就減輕了。 (2)這里， 表示時間，有效帶寬的已過濾估計， （3）而是過濾器的截止頻率。注意該平均化計算對于過濾由延遲的確認(rèn)引起的干擾同樣有效。更精確地說，發(fā)送端使用（1）ACK接收率和（2）ACK所表示的關(guān)于發(fā)送到目的端的數(shù)據(jù)量的信息。在進(jìn)入擁塞階段以前，所使用的帶寬少于或等于可用帶寬，因?yàn)門CP源端仍然在增加其窗口大小來探測網(wǎng)絡(luò)容量。按照這個假設(shè)，可以進(jìn)一步認(rèn)為盡管實(shí)際TCP實(shí)現(xiàn)對于字節(jié)數(shù)目進(jìn)行了追蹤，但是序列號是按照每發(fā)送一個報文段就加一：若所有報文段大小一樣，則以上兩個概念可以互換。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)的計數(shù)簡單地除以時間就可以得到當(dāng)前源端所使用帶寬的比較準(zhǔn)確的估計。主機(jī)采用監(jiān)測TCP的ACK報文段的方式來對帶寬進(jìn)行估計，也就是，源端通過測量和計算返回ACK的速率來進(jìn)行該TCP連接上可用帶寬的端到端估計。不管中間設(shè)備（路由器）可能會發(fā)生什么問題，這個原則可以保證數(shù)據(jù)可以在任何種類的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中傳輸。于是，在一定程度上說，過渡階段高丟包率問題可以得到較好地解決。目前標(biāo)準(zhǔn)的慢啟動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。而由慢啟動階段進(jìn)入擁塞避免階段的分界條件是cwnd＝ssthresh。但是，在一定程度上可以說，低效率問題已經(jīng)得到了較好的解決。然而由于網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)數(shù)目的不確定性決定了傳輸數(shù)據(jù)參數(shù)的動態(tài)變化。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。結(jié)果會出現(xiàn)一個發(fā)送窗口中多個報文段丟棄，而TCP源端喪失了自時鐘特性。同時導(dǎo)致短小數(shù)據(jù)連接對可用帶寬的低利用率，使窗口大小遠(yuǎn)小于路徑帶寬延遲乘積。首先決定樣本帶寬，它是由ACK間隔時間和發(fā)送字節(jié)數(shù)計算得到，然后通過低通濾波器的處理，對累積誤差和傳輸誤差進(jìn)行消除，就得到最終所需要的估計帶寬。鏈路帶寬測量主要測量路徑中的各鏈路的容量和利用率。在IP網(wǎng)絡(luò)中，鏈路帶寬指在沒有任何負(fù)載的情況下，鏈路可以提供給流的最大IP層吞吐量。路由器查找路由表以及數(shù)據(jù)包在路由器中其他的處理時間對特定的設(shè)備相對固定。在一跳轉(zhuǎn)發(fā)中，數(shù)據(jù)包通過輸入鏈路到達(dá)路由器，路由器將該數(shù)據(jù)包放入緩存器的隊列中，等待其他先到或者優(yōu)先級更高的數(shù)據(jù)包被路由器轉(zhuǎn)發(fā)。則可得 （6） （其中c是常數(shù)，它是傳輸延遲、處理延遲和排隊延遲的總和）。2Pathchar算法該算法通過分析數(shù)據(jù)包的大小和其RTT（往返時延）的線性關(guān)系來估計每一跳的帶寬。1數(shù)據(jù)包對基本算法該算法是基于這樣的簡單事實(shí)：若兩個數(shù)據(jù)包排隊在瓶頸鏈接處，則當(dāng)它們離開節(jié)點(diǎn)時，它們將有t秒的時間間隔。 2．2帶寬測量的研究2．2．1 算法基本原理端到端的數(shù)據(jù)傳輸可以看作源端N0發(fā)送數(shù)據(jù)通過系列中間節(jié)點(diǎn)Ni和到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)Nn，其中N0為源端點(diǎn)，Nn為目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，路徑R由n條鏈路連接而成分別為li（1～n），帶寬分別為Bi，其中瓶頸鏈路lmin的帶寬為Bmin，分組Pkt的大小為P，假設(shè)數(shù)據(jù)傳輸過程中，路徑R沒有任何其他干擾流量，同時忽略目標(biāo)節(jié)點(diǎn)返回應(yīng)答分組的延遲對網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響，N0發(fā)送分組的時間間隔為φ。這些起伏表明了路由或者配置上的變化所引起兩個站點(diǎn)間RTT的改變情況。但是這些系統(tǒng)過于昂貴而且難于安裝，并且獲得的額外信息也很有限，因此并不普及。 2．1．2 主動測量方法主動測量數(shù)據(jù)分析技術(shù)是由AMP（Active Measurement Project）組織提出的數(shù)據(jù)分析方法，其目標(biāo)是對主動測量數(shù)據(jù)提供基本的了解和分析，并利用這些數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)的連通性有更好的理解。 主動測量組件則包括了由那些被置于主路由器中心的測量機(jī)器組成的網(wǎng)絡(luò)?；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：被動測量和主動測量。1．3．3 基于網(wǎng)絡(luò)測量的方向網(wǎng)絡(luò)擁塞控制中一個關(guān)鍵問題是網(wǎng)絡(luò)中已存在和待加入的用戶數(shù)目是動態(tài)變化的，于是網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的使用和需求就具有相當(dāng)大的不確定性，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬的供需矛盾，如果能采取一定的措施實(shí)時地和動態(tài)地對網(wǎng)絡(luò)的可用資源得出估計和推測，那么網(wǎng)絡(luò)管理就可以依靠該數(shù)據(jù)來保證資源的合理分配，結(jié)果將利于網(wǎng)絡(luò)整體性能的提高，避免擁塞的發(fā)生和緩解擁塞的程度。因此，盡管慢啟動階段在整個TCP擁塞控制階段所占比重比較小，所經(jīng)歷的時間很短，但是改善和提高慢啟動的性能仍具有重要意義。于是可以說，慢啟動機(jī)制的性能決定了短生存期連接的傳輸時間和效率。1．3 慢啟動算法評估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 對報文的正確傳輸不提供保證,算法必須處理報文丟失、亂序到達(dá)等情況.(3) ,包括算法的公平性、效率、,在算法設(shè)計時需要進(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)計思想.人們可以把連接按由建立到終止所經(jīng)歷時間的長短分為長生存期和短生存期連接。式(2)表明如果所有數(shù)據(jù)包的RTT穩(wěn)定不變，擁塞窗口cwnd將不變。這樣做的最大好處在于擁塞機(jī)制的觸發(fā)只與RTT的改變有關(guān)。由于RTT值與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況有密切關(guān)系，所以近幾年又出現(xiàn)了利用RTT控制擁塞的Vegas[6][7]算法。然而這也說明缺乏SACK算法時,源端只能選擇兩種丟失數(shù)據(jù)的恢復(fù)策略：每一個RTT時間內(nèi)至多重傳一個丟棄的包，或者重傳所有包，其中也包括可能已經(jīng)正確發(fā)送的包。NewReno沒有選用SACK方法，而是盡力避免了Reno在快速恢復(fù)階段的許多重傳超時，利用一個ACK確認(rèn)部分發(fā)送窗口，立即重傳余下的數(shù)據(jù)包。但由于TCP使用的是用一個ACK確認(rèn)所有已收到數(shù)據(jù)的“累積”確認(rèn)方式，所以RTT的估計在實(shí)際中往往很復(fù)雜。估計的RTT值在最近采樣的短時間內(nèi)幾乎不發(fā)生變化(例如一個經(jīng)歷長時延的數(shù)據(jù)包的RTT)。而準(zhǔn)確估計RTO和RTT值并不是一件容易的事。事實(shí)上，在TCP Reno之前還有TCP Tahoe，兩者主要區(qū)別在于后者只有擁塞控制的前三部分，沒有快速恢復(fù)(fast retransmit)，所以可以認(rèn)為TCP Reno是TCP Tahoe的改進(jìn)版[4]。如果有一個數(shù)據(jù)包丟失，發(fā)送窗口則要減半；否則就簡單地增加一個數(shù)據(jù)包的發(fā)送量。(3)快速重傳和恢復(fù)階段：當(dāng)數(shù)據(jù)包超時時，cwnd要被置為1，重新進(jìn)入慢啟動，這會導(dǎo)致過大地減小發(fā)送窗口尺寸，降低TCP連接的吞吐量。(2)擁塞避免階段：當(dāng)發(fā)現(xiàn)超時或收到3個相同ACK確認(rèn)幀時，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])。當(dāng)建立新的TCP連接時，擁塞窗口(cwnd)初始化為一個數(shù)據(jù)包大小(一個數(shù)據(jù)包缺省為536或512bytes)。當(dāng)負(fù)載達(dá)到網(wǎng)絡(luò)容量時，吞吐量呈現(xiàn)出緩慢增長，而響應(yīng)時間急劇增加，這一點(diǎn)稱為Knee。在這個期間，由LBL到UC Berkeley的吞吐量從32Kbps跌到了40bps，而這兩個地方的空間距離相隔了400英碼，其站點(diǎn)則隔了兩個IMP的轉(zhuǎn)發(fā)距離。 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，網(wǎng)絡(luò)的性能就會下降，這種現(xiàn)象稱為擁塞。 本課題要求進(jìn)行TCP協(xié)議中擁塞控制算法的優(yōu)化與改進(jìn)研究。TCP Reno在TCP Tahoe基礎(chǔ)上增加了“快速恢復(fù)”算法。針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)面臨的實(shí)際問題，在著眼于Internet網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分析下，進(jìn)行了有益的探索。 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。bandwidth estimation。關(guān)鍵詞 TCP擁塞控制；慢啟動階段；帶寬估計；分段逼進(jìn)算法 ABSTRACT As the information tide spreads wide and the Internet blooms splendidly, the congestion of networks turns into a inevitable problem. Nowadays the basic infrastructure of networks is the suit