發(fā)布時間：2020-06-02 22:23

【摘要】：擁塞控制本質(zhì)上是一種網(wǎng)絡(luò)資源分配與調(diào)度問題,核心目標是將網(wǎng)絡(luò)帶寬合理地分配給網(wǎng)絡(luò)端主機,而合理性體現(xiàn)在兩個方面,一是帶寬資源被充分利用且沒有造成網(wǎng)絡(luò)擁塞,二是不同端主機獲得相對公平的帶寬份額。圍繞著擁塞控制的核心目標,學(xué)術(shù)界設(shè)計了一系列擁塞控制算法,根據(jù)端主機獲取鏈路狀態(tài)的方式,主要分為三類,分別是依據(jù)鏈路丟包、鏈路時延變化和路由器主動反饋的信息來進行擁塞控制,本文主要研究第三種。本文首先分析了傳統(tǒng)擁塞控制算法的代表算法,例如TCP-Cubic、TCP-Vegas和TCP-BBR等,通過實驗數(shù)據(jù),我們發(fā)現(xiàn)無論是基于丟包還是基于時延的擁塞控制算法都存在著一定的先天不足,包括對隨機丟包敏感、容易造成額外的鏈路時延、公平性較差等,這是本文開展基于鏈路反饋擁塞控制的主要動機。本文分析了基于鏈路反饋的擁塞控制的代表算法,包括XCP、RCP、DCTCP、VCP等,實驗數(shù)據(jù)表明,該類算法能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬,且造成額外的時延較小,但目前的算法設(shè)計復(fù)雜、容易造成突發(fā)流量、公平性收斂速度仍然較慢。本文在分析目前基于鏈路反饋擁塞控制研究成果的基礎(chǔ)上,從提高鏈路利用率和降低鏈路時延角度出發(fā),設(shè)計了BCTCP協(xié)議,它基于鏈路反饋的路由器接口負載程度,采用了MI-AI-MD(Multiplicative Increase-Additive Increase-Multiplicative Decrease)三階段窗口調(diào)整策略,引入了窗口有效性檢測、Pacing等擁塞控制優(yōu)化策略,提高了TCP在丟包率較高、突發(fā)流量較多等網(wǎng)絡(luò)場景下的鏈路利用率,同時能夠控制鏈路上緩沖隊列長度,降低了往返時延。本文針對目前算法公平性收斂速度較慢的問題,分析了MIMD策略公平性收斂原理,設(shè)計了一種基于布隆過濾器的路由器端公平性控制器,路由器采用該控制器后會根據(jù)數(shù)據(jù)流吞吐率大小向端主機反饋不同大小的負載度因子,源端根據(jù)該負載度因子進行擁塞控制能夠大幅提高公平性收斂速度,基于此設(shè)計了SFECN協(xié)議。最后,為了未來部署的方便,本文嘗試使用標準ECN報頭的CE比特位來進行基于鏈路反饋擁塞控制,設(shè)計了單比特SFECN,能夠達到接近于SFECN的效果,由于不再需要修改現(xiàn)有TCP/IPV4的報文格式,降低了未來部署的成本。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP393.06

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