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《解放军信息工程大学》 2004年
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TCP拥塞控制算法研究与实现

赵靓  
【摘要】:本文结合国家“十五”计划863项目——“可扩展到T比特的高性能IPv4/v6路由器基础平台及实验系统”,主要研究TCP协议在T比特路由器系统内部以太网的实现和性能评估问题。对现有的TCP协议拥塞控制策略分析比较的基础上,本文提出TCP协议主体部分的设计方案,其中给出TCP协议详细的输入输出处理流程;重点对拥塞控制算法进行深入研究和改进,并实现了该方案:提出用理论分析的结果作为评价拥塞控制算法实现的参考准则,由此引入TCP稳态流吞吐量模型,对其不足之处进行改进,并用改进模型模拟协议实现的性能作为参考指标。通过实际测试结果验证了协议设计方案的可行性,同时性能分析的结果表明,测试的性能指标与理论分析结果吻合,该设计方案能满足T比特路由器的设计需求。 本文的主要贡献和创新点包括: 对TCP协议中的拥塞控制机制进行较为全面的分类分析比较,给出各种拥塞控制算法的优缺点,这样分析不仅有利于较全面地总结各种拥塞控制算法,更有利于为实现TCP拥塞控制算法提供合理的取舍选择。 在对传统TCP稳态流吞吐量模型进行深入研究的基础上,根据TCP运行的统计结果,充分考虑超时后慢启动过程的影响对吞吐量模型进行改进,并通过实测数据对改进后的模型进行验证,证明改进模型能够更精确的描述TCP流的吞吐量。用改进模型模拟一定参数条件下TCP连接的性能,为T比特路由器中采用的TCP协议及其拥塞控制算法的设计提供良好的参考准则。 深入分析传统慢启动阶段的延迟响应、初始小窗口策略对TCP慢启动时间、吞吐量等性能方面的负面影响,针对乱序包和延迟包引起的重传以及不必要的超时重传使得拥塞窗口减小,从而降低连接有效吞吐率等问题,在拥塞控制算法的实现中,采用可以提高TCP实时性和吞吐量的动态延迟定时器、初始慢启动大窗口和快速确认策略以及撤销拥塞窗口减小操作等策略对传统拥塞控制算法进行改进,提高协议的实时性、减小对吞吐量的影响,使本文设计实现的TCP更适用于T比特路由器内部通信网。 针对绝大多数TCP实现中用来估计RTO的自适应算法存在RTT下降时有预测错误、固定的RTO估计器增益和偏差权重不适于RTT高采样率等问题,给出一种新的端到端的重传计时器优化算法,该算法能够避免传统自适应算法产生的问题,对平滑RTT估计值和平滑RTT偏差估计值的每一个增益都随发送端的负载变化,并且依赖于RTT的采样率。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP393.02

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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