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《成都理工大学》 2018年
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基于TCP协议的拥塞控制算法的研究

潘俊臣  
【摘要】:随着互联网与计算机技术的不断发展,网络早已成为人们生产生活必不可少的重要部分,深刻影响着人类社会的发展和进步。尤其是近年来,在电子商务(主要为网络购物)、移动互联网的飞速发展下,对网络性能的要求越来越高。当今社会,伴随着数据量的迅猛增长以及一系列云平台的快速发展,对数据传输质量要求越来越严格,则势必加重网络拥塞。它会让网络出现传输延迟增大、丢包率上升、吞吐量减少等问题,更严重时还可能会造成网络崩溃。所以网络拥塞已经发展为当今通信领域内研究的重点课题。网络拥塞问题不仅关系到人民对高质量生活的向往,还反映出了当今社会的发展现状,具有深远的现实意义。本文首先简单介绍了当前拥塞协议算法的研究现状,引出对拥塞控制机制进行改进有重大意义。详述了TCP协议在创建连接与断开连接时的三次握手与四次分手机制。在介绍TCP拥塞控制概念的同时,对拥塞产生的具体原因展开论述。分析了传统拥塞控制算法的几个执行过程,包括:慢启动、拥塞避免、快重传、快速恢复等。阐述了数据在网络发送过程中,哪些阶段容易出现网络拥塞,应采取何种措施应对。另外,对数据的实际传输过程,即滑动窗口协议进行描述。随后对以时延和丢包为基础的拥塞控制算法进行阐述分析,且对这两类算法的缺陷进行了详细的说明。本文归纳总结了基于RTT的测量方案和相关估计算法,根据相关背景提出了具体的研究方向。首先研究分析了TCPW算法的优缺点,在此基础上提出改进算法NEWTCPW。该算法有效改良了RTT的评估方案,通过加权平均表达式和超时重传机制预测往返RTT值。然后根据计算出的值详细划分拥塞等级,区分拥塞丢包与无线丢包。在简要介绍了NS2仿真平台的搭建及详细的仿真流程后,对改进算法的实现进行了具体说明。接着对改进算法和其他算法进行了仿真,对比分析了仿真结果。在综合分析Vegas与Vegas-A算法后,发现了它们在慢启动与拥塞避免阶段存在一定问题。针对算法中存在的各种缺陷,本文提出了一种改进的算法NewVegas。在慢启动阶段,主要对拥塞窗口进行改进,用介于线性增大和指数增大方法区间内的某一个速率来增大cwnd,称之为拥塞窗口稳定增大。而在拥塞避免阶段,通过分析对比预期吞吐量与实际吞吐量差值、Vegas的两个常量值α和β三者之间的关联性来确定拥塞窗口。最后通过仿真实验,在高、低带宽网络中,综合分析了改进算法与其他算法各项性能指标。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP393.06

【参考文献】
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