本文關(guān)鍵詞：基于網(wǎng)絡(luò)編碼的TCP協(xié)議原型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： TCP 擁塞控制 網(wǎng)絡(luò)編碼 TCP/NC 伽羅華域

【摘要】：傳輸控制協(xié)議TCP由于“丟包即擁塞”的設(shè)計(jì)思想使其在網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)丟包率較高的環(huán)境中傳輸性能急劇下降,針對這一不足產(chǎn)生過許多改進(jìn)方案,然而出發(fā)點(diǎn)大都局限于如何區(qū)分造成丟包的原因或者對傳輸參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,因此并沒有產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,而網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的出現(xiàn)為解決這一難題提供了新思路�；诰W(wǎng)絡(luò)編碼設(shè)計(jì)的TCP/NC協(xié)議充分利用了節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了融合,打破了原有數(shù)據(jù)包的順序性,在不區(qū)分產(chǎn)生丟包原因的前提下很好地屏蔽了因網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)丟包造成的擁塞控制機(jī)制的調(diào)用,從而在隨機(jī)丟包率較高的網(wǎng)絡(luò)中大幅提升了其傳輸性能。然而該協(xié)議只提供了一個(gè)基本框架,對如何進(jìn)行有效的編解碼操作并未提供具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),并且由于編解碼操作造成的大量傳輸和計(jì)算開銷也沒有得到很好的優(yōu)化,而高效可用的編解碼算法是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)該協(xié)議的關(guān)鍵,因此尚需進(jìn)一步研究和改進(jìn)。 本文在深入研究網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)和TCP/NC協(xié)議的基礎(chǔ)之上,對隨機(jī)線性編解碼操作進(jìn)行了開發(fā)與實(shí)現(xiàn),在仿真環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了該協(xié)議,并針對協(xié)議中編解碼算法的不足,提出了一種改進(jìn)的固定系數(shù)矩陣編解碼算法,具體研究工作主要包括以下幾個(gè)方面： (1)基于伽羅華域運(yùn)算設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高可用的隨機(jī)線性編解碼算法,該算法利用查表法很好地降低了伽羅華域乘法計(jì)算的復(fù)雜度,并在仿真環(huán)境下驗(yàn)證了編解碼的正確性。 (2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套算法驗(yàn)證系統(tǒng),用于驗(yàn)證編解碼算法的正確性和復(fù)雜性,并可根據(jù)接口規(guī)范修改和替換編解碼函數(shù),具有良好的可擴(kuò)展性。 (3)利用NS2對TCP/NC協(xié)議進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn),并與母體協(xié)議TCP-vegas進(jìn)行了對比評估。結(jié)果表明,在丟包率為5%和10%的網(wǎng)絡(luò)中,TCP/NC的吞吐量達(dá)到了相同條件下TCP-vegas的4.7倍和8.1倍,傳輸速率是TCP-vegas的3.8倍和12.1倍。 (4)針對隨機(jī)線性編解碼算法由于發(fā)送編碼參數(shù)造成大量的額外網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷,以及解碼端復(fù)雜計(jì)算產(chǎn)生的計(jì)算CPU消耗和延時(shí),提出了一種固定系數(shù)矩陣編解碼算法,減小了網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷。在相同參數(shù)設(shè)置的仿真環(huán)境下,執(zhí)行一次解碼操作減少了28.9%的伽羅華域運(yùn)算次數(shù),具有更低的計(jì)算復(fù)雜度。
【關(guān)鍵詞】：TCP 擁塞控制 網(wǎng)絡(luò)編碼 TCP/NC 伽羅華域
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP393.04
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展10-13
• 1.2.1 改進(jìn)TCP協(xié)議的常用方法10-11
• 1.2.2 網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀11-13
• 1.3 研究內(nèi)容與論文工作13-14
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)14-15
• 第二章 網(wǎng)絡(luò)編碼及TCP簡介15-25
• 2.1 網(wǎng)絡(luò)編碼簡介15
• 2.2 網(wǎng)絡(luò)編碼的基本原理15-16
• 2.3 網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)勢16-18
• 2.4 網(wǎng)絡(luò)編碼的劣勢18-19
• 2.5 網(wǎng)絡(luò)編碼在OSI模型各個(gè)層上的典型應(yīng)用19-20
• 2.6 傳輸控制協(xié)議TCP20-23
• 2.6.1 TCP簡介20-21
• 2.6.2 TCP段的頭21-22
• 2.6.3 TCP的擁塞控制機(jī)制22-23
• 2.7 網(wǎng)絡(luò)編碼改進(jìn)傳輸層協(xié)議的思路23-24
• 2.8 本章小結(jié)24-25
• 第三章 隨機(jī)線性編解碼算法的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證25-39
• 3.1 隨機(jī)線性編解碼的基本原理25-26
• 3.2 Galois理論簡介26
• 3.3 伽羅華域在隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼中的應(yīng)用26-29
• 3.3.1 伽羅華域的定義27
• 3.3.2 伽羅華域上的運(yùn)算27-29
• 3.4 基于伽羅華域運(yùn)算的隨機(jī)線性編解碼算法的實(shí)現(xiàn)29-33
• 3.4.1 TCP/NC概述29-30
• 3.4.2 編碼算法的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案30-31
• 3.4.3 解碼算法詳細(xì)設(shè)計(jì)方案31-33
• 3.5 算法正確性驗(yàn)證33-38
• 3.5.1 算法驗(yàn)證系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)34-35
• 3.5.2 算法驗(yàn)證系統(tǒng)編碼模塊35-36
• 3.5.3 算法驗(yàn)證系統(tǒng)解碼模塊36-38
• 3.5.4 隨機(jī)線性編解碼算法正確性驗(yàn)證38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第四章 TCP/NC協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與仿真評估39-51
• 4.1 TCP/NC協(xié)議整體架構(gòu)39-40
• 4.2 修改后的ACK機(jī)制——seen40-41
• 4.3 TCP/NC協(xié)議流程方案41-43
• 4.3.1 發(fā)送端算法流程41
• 4.3.2 接收端算法流程41-42
• 4.3.3 編碼緩沖區(qū)及編碼頭的設(shè)計(jì)42-43
• 4.4 基于NS2的TCP/NC協(xié)議的仿真實(shí)現(xiàn)與性能評估43-50
• 4.4.1 NS2簡介43-44
• 4.4.2 使用NS2模擬的一般過程44-45
• 4.4.3 TCP/NC協(xié)議在NS2中的實(shí)現(xiàn)45-46
• 4.4.4 TCP/NC與TCP-vegas協(xié)議的仿真與性能評估46-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 基于固定系數(shù)矩陣改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)編解碼算法51-59
• 5.1 基于固定系數(shù)矩陣的編碼算法設(shè)計(jì)51-54
• 5.2 基于固定系數(shù)矩陣的解碼算法設(shè)計(jì)54-55
• 5.3 固定系數(shù)矩陣編解碼算法的驗(yàn)證與性能評估55-58
• 5.3.1 改進(jìn)算法正確性驗(yàn)證56
• 5.3.2 改進(jìn)算法的復(fù)雜性驗(yàn)證56-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 論文總結(jié)59-60
• 6.2 研究展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 附錄63-64
• 致謝64-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 楊林;鄭剛;胡曉惠;;網(wǎng)絡(luò)編碼的研究進(jìn)展[J];計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展;2008年03期

2 李令雄;洪江守;龍冬陽;;NS仿真器的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼擴(kuò)展[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2009年07期

3 蒲保興;王偉平;;線性網(wǎng)絡(luò)編碼運(yùn)算代價(jià)的估算與分析[J];通信學(xué)報(bào);2011年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王靜;網(wǎng)絡(luò)編碼理論及其應(yīng)用的研究[D];西安電子科技大學(xué);2009年

2 楊軍;網(wǎng)絡(luò)編碼的若干關(guān)鍵問題研究[D];華中科技大學(xué);2013年

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本文編號：937193