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网络拥塞控制中相关算法的研究

作　者: 何建新
导　师: 王建新；蒋团结
学　校: 中南大学
专　业: 软件工程
关键词: 拥塞控制主动队列管理带宽测量布鲁姆过滤器公平性
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 49次
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内容摘要

Internet网络爆炸式发展,大量实时多媒体业务广泛应用,使得网络拥塞状况愈加严重和复杂。拥塞控制算法研究日益成为网络研究的热点。本文在探讨了拥塞控制算法的演进及研究现状的基础上,对TCP慢启动和主动队列管理公平性做了进一步研究,本论文主要工作如下：从TCP源端和IP网络层两个层次详细分析了当前网络中的拥塞控制策略。NS2网络仿真器功能扩展,以实现新的主动队列管理算法BLUE为例,阐述在NS2中添加新协议、新算法的方法。针对TCP拥塞控制慢启动算法存在发送速率变化幅度大,网络性能低下的问题,分析相关慢启动改进算法及其局限,提出端到端网络带宽测量方法,实现了基于带宽测量的分阶段平滑慢启动改进算法,得出了灵活慢启动参数模型并实现了自适应参数设置。仿真结果显示网络传输性能得到明显改善。针对流与流之间传输的公平性问题,基于BLUE算法,结合布鲁姆过滤器查询算法Bloom Filter,提出了一种加强队列公平性改进算法。该算法只需使用极少量的状态位和很小的缓存空间就能较好地鉴别出非响应流,并限制其速率,保护TCP流免受非响应流影响,实现流量传输的公平性。本文最后对所做研究工作进行了总结,并阐述了拥塞控制算法进一步研究思路。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 网络拥塞控制研究背景及意义  9
  1.2 INTERNET网络拥塞控制基本概念  9-13
    1.2.1 网络拥塞的含义  10
    1.2.2 资源供需关系与网络拥塞  10-11
    1.2.3 网络产生拥塞现象的原因  11-12
    1.2.4 网络拥塞控制与流量控制的区别  12
    1.2.5 网络拥塞控制算法分类  12-13
  1.3 网络拥塞控制策略国内外研究现状  13-16
    1.3.1 INTERNET端到端拥塞控制源端算法研究现状  13-15
    1.3.2 IP网络层拥塞控制策略研究现状  15-16
  1.4 研究内容与目标  16-17
  1.5 论文结构  17-19
第二章 TCP源端拥塞控制策略  19-27
  2.1 基本概念  19
  2.2 TCP拥塞控制原理  19-22
  2.3 TCP拥塞控制算法的演进  22-24
  2.4 源拥塞控制算法的最新研究热点  24-26
  2.5 本章小结  26-27
第三章 IP网络层拥塞控制策略  27-41
  3.1 队列管理技术概述  27-29
    3.1.1 被动队列管理及其缺点  27-29
    3.1.2 主动队列管理及其优点  29
  3.2 AQM算法描述  29-35
    3.2.1 RED算法及其改进算法  29-34
    3.2.2 基于AQM算法的公平性研究  34-35
    3.2.3 基于控制理论的主动队列管理机制  35
  3.3 ARED算法参数设置问题及仿真分析  35-37
    3.3.1 权值W_Q的设置  35-36
    3.3.2 P_(MAX)调整间隔INTERVAL的设置  36-37
  3.4 改进ARED算法仿真分析  37-39
  3.5 AQM研究中尚待解决的几个关键问题  39-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章 NS2网络仿真器功能扩展及实现  41-54
  4.1 网络仿真的背景  41-42
  4.2 NS2结构及组件  42-46
    4.2.1 NS2模块组成及功能  42-43
    4.2.2 NS2的架构  43-44
    4.2.3 NS2类结构  44-45
    4.2.4 网络的基本组件  45-46
  4.3 NS2的仿真工作流程  46-49
  4.4 NS2仿真程序的结果分析  49-50
  4.5 基于NS2的新主动队列管理算法的实现  50-53
    4.5.1 NS2的队列管理原理  50
    4.5.2 BLUE算法的代码结构及添加过程  50-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章分阶段平滑慢启动算法改进  54-61
  5.1 基于网络带宽测量分阶段平滑慢启动改进机制  55-58
    5.1.1 TCP实时端到端带宽测量  55
    5.1.2 分阶段平滑慢启动改进算法实现  55-57
    5.1.3 慢启动阶段灵活的参数模型  57-58
  5.2 自适应参数设置  58-59
  5.3 慢启动改进算法的网络仿真与性能分析  59-60
  5.4 本章小结  60-61
第六章一种基于BLOOM FILTER的加强队列公平性算法实现  61-72
  6.1 异质流网络的拥塞控制公平性研究现状  61-63
  6.2 基于BLOOM FILTER加强公平性的主动队列管理改进算法EFBLUE  63-71
    6.2.1 布鲁姆过滤器查询算法基本原理  63-64
    6.2.2 标准布鲁姆过滤器查询算法基本操作  64-65
    6.2.3 布鲁姆过滤器查询算法主要应用  65-66
    6.2.4 加强公平性的主动队列管理算法实现  66-68
    6.2.5 算法仿真及性能分析  68-71
  6.3 本章小结  71-72
第七章结论与展望  72-74
  7.1 研究结论  72
  7.2 研究展望  72-74
参考文献  74-78
致谢  78-79
攻读学位期间主要研究成果  79
  主持科研项目  79
  已发表学术论文  79

网络拥塞控制中相关算法的研究

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