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端到端拥塞控制的强制实施及多流控制器

作　者: 赵永祥
导　师: 陈常嘉
学　校: 北方交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: TCP RED TFRC 无状态公平队列 TCP 友好流带宽分配拥塞控制
分类号: TP393.07
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

端到端拥塞控制机制TCP是internet鲁棒性的一个极端重要的因素,但是TCP得以成立的一个基本假设是用户自觉地使用拥塞控制算法。今天的Internet 也经成长为一个面向大众的信息服务平台,期望这里的每一个用户都自觉使用端到端拥塞控制显然已经不再现实;同样的,出于各种不同的目的,大量网络应用软件开发商都自觉不自觉地在他们开发的Internet 应用中绕过拥塞控制算法,诸如在Internet 上不断涌现的分组语音,分组视频等基于UDP 的应用。所有这些应用,由于没有拥塞避免算法或者没有正确地实现拥塞避免算法会使得Internet 又很快面临拥塞崩溃的危险[1]。解决这个问题包括两个方面。首先,需要在路由器实现一种鼓励使用端到端拥塞控制的机制。关于这一点,Floyed 已经在文献[2]中明确指出了端到端拥塞控制对于防止网络崩溃的极端重要性,指出需要在路由器实现一种鼓励使用端到端拥塞控制的机制,这种机制能够识别并惩罚非TCP友好流,并保护TCP友好流。其次,为了在Internet 稳定运行的前提下使得连续流业务也能够在Internet 上大规模开展,需要找到一种适合连续流业务的拥塞控制机制。本文的研究针对这两个方面展开。针对第一个方面,本文首先提出了垃圾桶算法,这个算法能够对速率超过它应该得到的带宽的流进行识别和惩罚。针对第二个方面,本文提出了一种新的适合连续流业务的传输机制CTFRC。最后,在垃圾桶算法的基础上,本文提出了多流控制器,它能够用于多流的相互关系的控制、流速率测量以及流数目测量等方面。本文的主要贡献如下:1. 本文提出了一种实用的无状态惩罚算法——垃圾桶算法,这个算法能够对速率超过它应该得到的带宽的流进行识别和惩罚,从而强制经过同一个链路的各个流公平的共享带宽。在垃圾桶算法的基础上,提出了垃圾桶算法与CHOKe 联合使用的的方法。仿真和理论分析证明了这个算法的可行性。2. 本文提出了双友好机制的框架,在这种框架下:连续流业务有权获得与

全文目录

1 绪论  9-17
  1.1 引言  9-10
  1.2 Internet 中的拥塞控制  10-12
    1.2.1 TCP  10-11
    1.2.2 TCP 拥塞控制面临的危机  11-12
    1.2.3 小结  12
  1.3 适合于连续流业务的拥塞控制  12-15
    1.3.1 TCP 不能用于连续流业务  13
    1.3.2 现有的为连续流业务提供服务质量保证的方法  13-15
    1.3.3 小结  15
  1.4 本文的主要贡献  15-16
  1.5 本文的结构和安排  16-17
2 垃圾桶算法  17-57
  2.1 背景知识介绍  17-22
    2.1.1 已有的惩罚算法  17-20
    2.1.2 流速率的分布特点  20-22
  2.2 纯垃圾桶算法  22-31
    2.2.1 目标及算法  22-24
    2.2.2 仿真结果  24-31
  2.3 垃圾桶算法与CHOKe 的联合使用  31-41
    2.3.1 垃圾桶算法  31-33
    2.3.2 仿真结果  33-41
  2.4 垃圾桶模型分析  41-53
    2.4.1 基本参数  42
    2.4.2 基本假定  42-43
    2.4.3 RED 的平均队长和平均丢失率之间的关系  43-46
    2.4.4 TCP 方程  46
    2.4.5 基本方程组  46-47
    2.4.6 f(γ)   47-48
    2.4.7 简化方程近似成立的条件和解的存在性  48-49
    2.4.8 仿真结果和理论值比较  49-53
  2.5 小结  53-57
3 双友好机制:一种既对TCP 友好也对连续流友好的机制  57-78
  3.1 背景及相关工作介绍  57-60
  3.2 提出双友好算法的动机  60-62
  3.3 双友好算法  62-70
    3.3.1 模型介绍  62-65
    3.3.2 关于如何表示公平性和如何实现给定公平准则的讨论  65-68
    3.3.3 CTFRC 与无状态网络公平队列管理的主要区别  68-69
    3.3.4 实现CTFRC 时遇到的问题及其解决方法  69-70
  3.4 仿真  70-77
  3.5 本章小结  77-78
4 多流控制器  78-136
  4.1 研究动机  78-81
    4.1.1 单流控制的技术和理论获得了巨大的成功  78-79
    4.1.2 网络和应用的发展提出了大量对多流进行控制的需求  79-81
  4.2 研究背景  81-82
  4.3 多流控制器的基本原理  82-87
    4.3.1 多流控制器的基本构成  82-83
    4.3.2 多流控制器的工作流程  83-84
    4.3.3 多流控制器的伪代码  84-85
    4.3.4 多流控制器的一些可能的应用举例  85-87
  4.4 多流控制器的仿真  87-98
    4.4.1 仿真配置  87-88
    4.4.2 两个输入流的仿真  88-92
    4.4.3 三个输入流的仿真  92-95
    4.4.4 多个输入流的仿真  95-97
    4.4.5 实际Internet 流作为输入流时的仿真  97-98
  4.5 数学建模  98-124
    4.5.1 记忆盒占用概率的定义  98-99
    4.5.2 两个输入流时的建模  99-109
    4.5.3 多个输入流时的建模  109-112
    4.5.4 当记忆盒的长度趋向无限时记忆盒状态的极限分布  112-124
  4.6 流数目的估计  124-134
    4.6.1 记忆盒的平稳分布  124
    4.6.2 击中率  124-126
    4.6.3 汇聚流中流数目的估计  126-130
    4.6.4 仿真结果  130-134
  4.7 本章小结  134-136
5 结论与展望  136-138
  5.1 结论及主要贡献  136-137
  5.2 将来的研究方向  137-138
参考文献  138-145
攻读博士学位期间发表的论文  145-146
致谢  146

端到端拥塞控制的强制实施及多流控制器

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