極小緩存、光纖網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法.pdf

1、擁塞控制機(jī)制是要提供傳輸流的傳輸速度與網(wǎng)絡(luò)所能提供的可利用寬帶有效匹配的保證?；ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用之所以能快速的發(fā)展和穩(wěn)定的運(yùn)行，擁塞控制機(jī)制的研究成果起到重要的作用。網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制的研究一直是網(wǎng)絡(luò)研究界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如光通信技術(shù)的發(fā)展，特別是光網(wǎng)絡(luò)的興起，出現(xiàn)了大量G比特甚至T比特的高性能網(wǎng)絡(luò)，而且?guī)掃€有不斷增加的趨勢(shì)。然而網(wǎng)絡(luò)路由緩存的設(shè)置還停留在1994年Villamizar和Song提出的著名路由器緩存設(shè)置“經(jīng)驗(yàn)法則(

2、rule-of-thumb)”，即帶寬時(shí)延乘積。目前商用路由中TCP連接的RTT約為250，意味著當(dāng)鏈路速率為40Gb/s時(shí)，需要10Gbits的緩存規(guī)模，這增加了路由器設(shè)計(jì)復(fù)雜度、成本和功耗，而且當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)，還將增大端到端的延時(shí)。 現(xiàn)今越來(lái)越多的人提倡全光纖網(wǎng)絡(luò)的路由緩存設(shè)置采用2006年提出的極小緩存法則(ting buffer rule)，大小為O(logW)。隨之而來(lái)的問(wèn)題是：雖然目前網(wǎng)絡(luò)已使用最廣泛、占據(jù)主導(dǎo)地位的端

3、到端的傳輸協(xié)議——傳統(tǒng)TCP擁塞控制機(jī)制，這也是保證Internet魯棒性的重要因素，但傳統(tǒng)TCP的AIMD（和式增加積式減少）策略不能適應(yīng)高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)高速網(wǎng)絡(luò)研究出現(xiàn)了一些代表性的算法：HSTCP，STCP，BIC，CUBIC，H-TCP等，這些新協(xié)議都是基于傳統(tǒng)TCP的思想，通過(guò)調(diào)整窗口的增加減少機(jī)制，提高在高速網(wǎng)絡(luò)中的性能。但由于丟包容忍度為零、本身機(jī)制造成突發(fā)流量使自時(shí)鐘混亂等，這些基于傳統(tǒng)TCP的

4、算法在全光纖、小緩存網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中表現(xiàn)了趨于零的帶寬利用率。因此研究適合全光纖、小緩存網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制算法就有重要意義。 本文綜述了當(dāng)前高速網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法的研究，并作了如下的創(chuàng)新工作： (1) 分析小緩存出現(xiàn)“l(fā)oose its memory”現(xiàn)象以及ETCP機(jī)制不同RTT的多條流收斂速度慢、不同RTT公平性差的缺點(diǎn)，提出一種適用于路由緩存設(shè)置為二十個(gè)數(shù)據(jù)包大小的高速網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制算法(RETCP)。RETCP機(jī)制是一種端與中

5、間節(jié)點(diǎn)結(jié)合算法。在RETCP機(jī)制的發(fā)送端中加入實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)器，根據(jù)中間節(jié)點(diǎn)計(jì)算出的緩存不同狀態(tài)判斷當(dāng)前流是否具有侵略性，采用不同的窗口增長(zhǎng)、減少方式，從而很好的解決了收斂速度慢，不同RTT公平性差的問(wèn)題。理論分析了RETCP通過(guò)容忍一定丟包的方式，保障88％的帶寬利用率。 模擬實(shí)驗(yàn)表明：在小緩存、全光纖網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，RETCP比當(dāng)前高速網(wǎng)絡(luò)擁塞控制策略都好，表現(xiàn)了有高的瓶頸帶寬利用率、好的不同RTT公平性和收斂性。 (2) 使用

6、理論和模型分析了STCP的RTT不公平性和TCP機(jī)制本身造成突發(fā)流量，導(dǎo)致更大的隊(duì)列延時(shí)、更多數(shù)據(jù)丟包和更低吞吐量，提出適合高速小緩存網(wǎng)絡(luò)的平滑擁塞控制機(jī)制PSTCP(Pacing Scalable TCP)。由于STCP算法的窗口增加和RTT成反比，引起了算法的RTT不公平。PSTCP繼承了STCP每接受一個(gè)反饋包，窗口增加0.01的思想，并通過(guò)添加公平因子，消除窗口增加和RTT 之間的比例關(guān)系，來(lái)增強(qiáng)算法的RTT公平性。PSTCP改