TCP擁塞控制分析模型研究.pdf

1、隨著Internet的蓬勃發(fā)展，音頻視頻等多媒體應(yīng)用迅速普及，使用不采取任何擁塞控制機制的傳輸協(xié)議(如UDP)迅猛增多。在TCP數(shù)據(jù)流與這些非TCP數(shù)據(jù)流混用的情況下，由于受到TCP擁塞控制機制的限制，會造成TCP流與多媒體流在使用網(wǎng)絡(luò)資源上呈現(xiàn)不公平性。特別是在出現(xiàn)擁塞的情況下，擁塞控制機制會將TCP數(shù)據(jù)流的發(fā)送速率降低一半，而在同樣條件下UDP流的速率并不降低，反而會吞噬這些帶寬，造成TCP流發(fā)送速率的迅速下降甚至停發(fā)。為

2、了實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流能夠公平地共享帶寬等網(wǎng)絡(luò)資源，就有必要能夠鑒別和限制這些非TCP流對網(wǎng)絡(luò)資源的不公平使用。措施之一是在給定條件下建立TCP數(shù)據(jù)流分析模型，為與TCP流相互作用的非TCP流提供擁塞控制機制，并為非TCP流建立公平共享和TCP友好的擁塞控制機制奠定基礎(chǔ)。因此，TCP擁塞控制分析模型成為近年來興起的一個研究熱點。 另一方面，多媒體業(yè)務(wù)也需要采用擁塞控制算法，以防止Internet發(fā)生擁塞崩潰，而這個算法不能象原來

3、那樣對擁塞產(chǎn)生劇烈的響應(yīng)。基于模型的TCP-友好協(xié)議就是這樣一種能夠與TCP協(xié)議公平共享網(wǎng)絡(luò)資源的多媒體傳輸協(xié)議。這個協(xié)議就是以TCP穩(wěn)態(tài)流吞吐量模型為基礎(chǔ)，并利用TCP流的吞吐量來調(diào)整和限制發(fā)送速率，以達到具有平滑傳輸速率和公平使用網(wǎng)絡(luò)資源的目的，它是TCP擁塞控制分析模型的一個重要內(nèi)容。 研究TCP流分析模型的另外一個用途，在于分析網(wǎng)絡(luò)對TCP流傳輸性能的影響，其中主要包括初始窗口大小、往返時間、初始超時值等參數(shù)對

4、TCP流的影響。 本文為了研究TCP擁塞控制機制及其性能，著重建立TCP數(shù)據(jù)流傳輸性能分析模型，其中包括針對短TCP數(shù)據(jù)流和無限長的TCP穩(wěn)態(tài)流兩種不同情況。本文使用在Internet上的實測數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)仿真工具對對所提出模型的正確性和有效性進行詳細驗證，并與現(xiàn)有模型作比較。 在第二章較為詳細地分析了TCP擁塞控制機制，分析了TCP擁塞控制的基本算法，重點闡明了TCP端到端的擁塞控制及其在網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)擁塞控制的關(guān)系。第三

5、章研究分析對TCP擁塞控制進行建模時所需考慮的問題，論述了擁塞窗口的演變過程和建模條件，以及丟失過程的建模方法，并對建模過程和采用的方法進行論述。第四章著重研究短TCP數(shù)據(jù)流模型并對其性能進行分析。在分析短TCP流模型時考慮了分組丟失率和超時后慢啟動過程的影響，推導(dǎo)出TCP初始慢啟動階段傳輸時間模型，并使用在Internet上的實測數(shù)據(jù)對模型的正確性進行了驗證。第五章是使用隨機點過程理論研究TCP穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)流吞吐量模型。首先分

6、析連續(xù)超時序列情況下慢啟動序列對TCP穩(wěn)態(tài)吞吐量的影響，然后推導(dǎo)出在考慮慢啟動序列情況下的一種改進的TCP穩(wěn)態(tài)流吞吐量模型。使用Internet上的實測數(shù)據(jù)對該模型的正確性進行驗證，并與Padhye模型進行詳細比較。同時還分析了各網(wǎng)絡(luò)參數(shù)變化對TCP穩(wěn)態(tài)流吞吐量模型的影響。第六章著重研究一種適用于任意長度TCP數(shù)據(jù)流的性能分析集成模型，并給出任意大小數(shù)據(jù)量的傳輸時間模型。對該模型也進行實驗和仿真，并分析各參數(shù)對模型性能的影響