一种主动TCP拥塞控制方案.doc
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1、一种主动拥塞控制方案?丶?词:传输控制协议; 拥塞控制; 传输控制协议性能; 主动传输控制协议 Active-TCP congestion control approach HE Li, XIAN Yong-ju (College of Computer Science & Technology, Chongqing University of Posts & Telecommunications, Chongqing 400065, China) Abstract:Based on TCP Reno, a widely used TCP version, proposed an active
2、 TCPcongestion control approachnamed Active-TCP. Besides the traditional passive congestion control manners, Active-TCP added an active congestion control manner, i.e., the congestion window may be decreased actively when some given conditions were satisfied before the congestion really occurs. Inve
3、stigated Active-TCP performances through simulations. Comparing with TCP Reno, the throughput may be improved and the retransmit probabilitymay be decreased. Active-TCP can coexist with TCP Reno very friendly, and they can compete network resources fairly. In addition, Active-TCP may be obtained thr
4、ough a little modification fromTCP Reno at the sender side, so Active-TCP can be easily developed and the addition overheads are very low. Key words:transmission control protocol(TCP); congestion control; TCP performance; Active-TCP ? 0 引言 Internet协议体系结构是基于使用IP协议的无连接端到端分组服务,具有实效性、灵活性以及健壮性等优点。然而,正是这种
5、基于无连接的设计模式,使得重负载情况下难以提供良好的服务。毫无疑问,对分组转发的动态性缺乏了解会导致服务质量的严重下降甚至于“Internet瓦解”。在20世纪80年代中期,Internet应用得以迅速增长的初级阶段,人们就对这种现象引起了关注,并称这种现象为拥塞崩溃。对这一问题的最初解决应归功于Van Jacobson,他于1986初提出了迄今在TCP实现中所普遍采用的一种拥塞避免机制。在网络出现拥塞的过程中,主机通过采用这种拥塞避免机制使注入TCP连接的分组减少,达到减轻网络负荷,从而避免网络拥塞的目的。当前流行的TCP版本为TCPReno。 TCPReno拥塞控制主要涉及慢启动、拥塞避免
6、、快速恢复和快速重传。采用一种反应式的被动拥塞控制模式,即只有在检测出网络拥塞时(如收到三个重复应答或超时)才启动拥塞控制机制15。由于采用被动方式进行拥塞控制,使网络拥塞次数较多,数据重传难以有效抑制。 关于主动拥塞控制方面的研究目前主要集中在路由器的队列管理,典型的研究成果为随机早期检测(random early detection, RED)技术6,7。RED以给定概率丢弃到来的分组,此概率会随着所估计的平均队列长度的增加而增大。在RED中,队列缓冲较少出现长期溢出,有效避免了数据的突发丢失。RED对相关参数较为敏感811,算法实现较复杂。 基于TCP Reno,本文提出了一种主动TCP
7、拥塞控制机制,命名为Active-TCP。在沿用传统的被动拥塞控制方式的同时,Active-TCP还采用了主动拥塞控制方式,即在拥塞到来时可提前主动降低拥塞窗口,而不用等网络拥塞后才被动降低拥塞窗口,从而避免了不必要的拥塞,改善了吞吐量,降低了报文重传率。 1 Active-TCP拥塞控制 TCPReno主要根据重复应答和超时来推断网络拥塞,降低拥塞窗口。Active-TCP除了沿用这两种方式外,还添加了一种方式,即主动降低拥塞窗口方式,尽管此时网络并未发生拥塞。采用主动拥塞控制模式下,当给定条件满足时,可主动降低拥塞窗口,之后进入被动拥塞控制模式。若此模式下主动降低拥塞窗口条件未满足时网络发
8、生了拥塞,则按TCP Reno方式降低拥塞窗口,进入被动拥塞控制模式。Active-TCP算法如下: a)发送方记录最近一次收到三个重复应答时的拥塞窗口值。为便于表述,把此值记为latest-cwnd。 b)发送方收到重复应答后,将此时的拥塞窗口值与latest-cwnd进行比较。若这两个值的相对误差绝对值小于给定门限,则紧接着的拥塞避免阶段采用主动拥塞控制方式(详见c);反之如TCP Reno在紧接着的拥塞避免阶段仍采用被动式的拥塞控制,即在此阶段拥塞窗口降低的条件为收到三个重复应答或超时。 c)在主动拥塞避免阶段,引起拥塞窗口降低的条件 除了收到三个重复应答或超时外,添加了主动拥塞窗口降低
9、机制,即在未收到三个重复应答或超时时,若当前拥塞窗口值达到latest-cwnd的给定门限时,主动降低拥塞窗口,并将拥塞窗口值降为latest-cwnd的一半。 为了清晰地呈现Active-TCP,给出了Active-TCP的SDL(specification and description language)描述,如图1所示。Active-TCP的其他方面与TCP Reno相同。 图1中相关变量说明如下: flg主动拥塞控制模式标志。flg=1时进入主动拥塞控制模式。此模式下,可主动降低拥塞窗口,而此时网络并未拥塞。 cwnd拥塞窗口。 lc最近一次被动拥塞控制模式下收到三个重复应答时的拥塞
10、窗口。 vc被动拥塞控制模式下相邻两次收到三个重复应答时拥塞窗口的相对误差。 th_vc门限值。当vc的绝对值小于此门限值时,采用主动拥塞控制模式,即令flg=1。 th_cw门限值。在主动拥塞控制模式下,若cwnd/lc大于此门限值,则主动降低拥塞窗口。 由上可知,在Active-TCP中引入了两个门限值:th_vc和th_cw。为公平起见,要求在所有的Active-TCP中使用一致的th_vc和th_cw。 2 性能分析 本文选用有名的单瓶颈(哑铃)拓扑用于性能评估,如图2所示。其中:S1S10为发送方;R1R10为接收方。N1处的队列管理为Drop-Tail,缓冲大小为40个报文。仿真工
11、具采用NS-2.26。Active-TCP中两个门限值分别设为th_vc=0.15,th_cw=0.93。 仿真实验中考察的性能指标主要包括吞吐量、报文重传率和公平指数。其中瞬时吞吐量、平均吞吐量和报文重传率分别用符号thrput、avgthrput和rexrate表示。部分性能指标说明如下: a)累计平均吞吐量。多个连接平均吞吐量之和。譬如10个连接的累计平均吞吐量,为10个连接平均吞吐量之和,用aggr_avgthrput表示。 b)累计报文重传率。多个连接累计的报文重传率。譬如10个连接的累计报文重传率,近似为10个连接至给定时刻重传的报文总数除以10个连接已传输的报文总数,用aggr_
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- 一种 主动 TCP 拥塞 控制 方案
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