TCP连接往返时延的被动测量算法实验验证

引用了一种应用于宽带网络环境的被动式环回时间（RTT）测量算法,用于对传输控制协议（TCP）的报文环回时间进行估计。该算法通过估计同一轮次报文的发送间隔来挑选相邻2个发送轮次之间的间隙,进而估算出TCP的报文环回时间,该方法的测量对象和测量结果更加具有网络管理意义,能够在不同的TCP行为模式中获得更多的测量采样并显著提高测量成功率。文中通过设计实验,设计程序分析所得的测量值与实际所得的RTT比较,验证该算法的有效性。     

基于近似方法的抽样报文流数估计算法

维护每个报文的流记录需要占用大量测量资源.目前已有多种抽样技术估计网络流统计信息,然而精确地估计出流数统计信息是目前的研究难点.提出了Integral和Iteration 两种基于报文抽样样本估计网络流数的算法.Integral算法只需使用抽样流长为1的流数信息就可以近似推导出未抽样的流数.Iteration算法通过建立迭代函数估计未抽样流数,然后根据未抽样流数和已抽样的流数推断出原始流量的流数.采用CERNET(China education andresearch network)骨干网络链路数据将这两种算法与EM(expectation maximization)算法进行对比,表明Iteration算法具有较好的精度和性能.     

一种基于NetFlow特定流记录的平均往返时延估计方法

时延对于网络管理有着重要的意义,测量时延主要采用主动测量和被动测量这两种方法。主动测量需要主动发送报文,而被动测量需要在测量点通过捕获在网络信道中传输的报文信息来实现。采用单点被动测量的方法,首次根据NetFlow中特定的TCP交互数据流记录,并结合统计中区间估计理论,估计出主机之间在某一时间段内的平均往返时延。通过实验表明,该方法可以基于现有的路由器提供的NetFlow数据来测量网络延迟,且具有较小的误差。     

基于种群生态的组播拥塞控制机制

针对现有TCP类组播拥塞控制机制不具有速率平滑性、往返时间(RTT)公平性以及在高速环境中传输效率低的问题,提出一种基于种群生态理论的自适应高速组播拥塞控制机制。该机制在每个接收端实现瓶颈链路带宽和背景流速率的测量,并将这两个测量值用于种群生态模型中以计算期望服务速率,然后使用一种简单的反馈抑制机制选取期望服务速率最小的接收端作为代表,该代表将其期望服务速率反馈给源端控制发送速率。仿真结果表明新机制发送速率平滑,具有RTT公平性,在低速网络和高速网络中都能与单播流公平共享带宽资源。     

一种新的估计流长度分布的方法

为提高流测量系统的运行效率,减小其所消耗资源,提出了一种新的用于测量流长度分布的估计方法。对到达的报文进行抽样后,用两个哈希函数来确定更新相应计数单元的值,定期收集计数空间中的数据进行离线处理。利用EM算法和最小二乘法,得到了流长度分布。通过应用于来自不同网络的数据进行实验测试,实验结果表明该模型对于流分布的估计是精确的。     

基于四元组的链路双向带宽测量方法

为解决网络带宽测量中链路不对称的问题,提出一种能在IP网络中测量出每条链路的双方向带宽的方法.采用由TCP报文和ICMP报文组成的四元组作为探测报文,通过分析各个分组在IP网络中的RTT时延组成,并利用分组大小差值与其往返时廷差值的线性关系计算出链路的双向带宽.仿真实验证明,该方法能快速准确地测量出任意链路的双向带宽.     

TCP流的带宽公平性保证机制研究

端到端的TCP拥塞控制机制使得TCP连接获得的瓶颈带宽反比于RTT。为了缓解TCP对于RTT较小流的偏向，区分服务的流量调节机制在RTT较小的流取得目标速率且获得多余资源的情况下可以确保RTT较大流不至于饥饿。现有的方法在网络拥塞程度较重或者RTT差异较大时不能有效地工作，因此提出了一种改进方法。其主要思想就是根据网络的拥塞程度自适应地调整对RTT较大流的保护程度。大量的仿真试验表明，所提的机制能有效保障TCP流的带宽公平性并且比现有方法具有更好的性能。     

改进的网络链路带宽测量方法

分析了利用ICMP报文测量分组RTT时延与测量分组大小的线性关系进行非对称链路带宽测量的Asy_pathchar算法,针对该测量算法存在的缺陷,提出了一种改进的非对称链路带宽测量算法Asy_pro。网络仿真实验结果证明,Asy_pro算法在带宽测量耗时、网络带宽占用和抗干扰性等方面都有较大改善,有效地提高了测量算法的鲁棒性和实用性。     

传感器网络中基于延迟测量的时间标记

传感器网络许多应用需要对数据进行时间标记,用来记录数据的产生时间,从而实现报文调度和其他时间相关操作。本文提出了一种不需要时间同步的标记方法,该方法使用时间戳记录报文从产生到报文到达目的节点所经历的时间,从而使得目的节点能够通过本地时钟和时间戳中的时间间隔得到报文产生的相对时间。该方法的主要误差来源于无
无线通信延迟的不确定性,为此,我们采用基于测量的估计方法确定这种延迟,并进行误差补偿。分析表明,这种时间标记方式和维护全局时钟相比不仅开销更小,并且精度较高。使用UC Berkeley基于TinyOS系统的Micaz节点进行实验表明,多跳网络应用的误差平均每跳不超过一个时钟周期。     

基于位置的自动化网络流协议逆向分析方法

现有自动化网络流协议逆向分析方法处理含有大量二进制报文数据的协议时难以准确推断报文格式。为此,提出一种改进的自动化网络流协议逆向分析方法(PoKE)。通过为关键词添加位置属性,提取出二进制报文数据中长度较短的关键词。利用关键词对报文进行标记,根据标记序列建立协议状态转移模型,同时采用基于报文分割和关键词提取的递归循环方式,实现更全面的关键词信息提取。实验结果表明,与Biprominer方法相比,PoKE方法能提取出更多的关键词信息,从而建立更精确的二进制协议模型。     

骨干网络中的被动模式RTT测量方法*

面向网络管理需求,将不同网络终端各自到测量点的半路径往返时延(HPRTT)定义为测量对象,提出一种较为全面的被动模式测量方法,能够在骨干网络中对各个终端的HPRTT指标进行持续测量,并通过一种自适应模型对测量采样的有效性进行判定。与现有的被动模式RTT测量技术相比,该方法的测量对象和测量结果更加具有网络管理意义,能够在不同的TCP行为模式中获得更多的测量采样并显著提高测量成功率。在Gbps级流量环境下,对大量TCP终端的测量实验结果表明,该方法具有较高的测量效率和准确性。     

TCP Yuelu:一种基于有线/无线混合网络端到端的拥塞控制机制

无线链路传输数据的比特率出错导致TCP协议在有线／无线混合网络环境下性能低下,在改进算法TCPReno的基础上,文章提出了一种适用于有线／无线混合网络的拥塞控制机制,该机制包括一种分阶段平滑慢启动机制,改善了突发流量对网络性能的损害,引入网络测量技术获得了往返时间（RTT）、网络带宽、瓶颈链路队列长度等网络状态参数,区分网络拥塞和无线链路比特差错,避免了终端节点对网络状态不了解产生的盲目行为,有效改进了TCP的加性增加乘性减少（AIMD）窗口调节机制,提高了网络性能．同时,在仿真软件NS2中实现了该算法,进行了大量的仿真实验,实验结果表明TCP Yuelu有效降低了网络抖动,提高了网络传输性能,并保持了良好的公平性和对其它TCP流的友好性．     

高速网络TCP改进协议NS2仿真性能比较

传统TCP协议在现代高速网络中传输性能存在瓶颈。基于NS2,通过改变瓶颈带宽、往返时延及TCP并行流数等参数,仿真实验了各种TCP改进协议的传输性能,在吞吐率、时延和丢包率等性能指标上对各种协议进行比较。结果表明,多数改进协议在某些方面表现出比传统TCP协议更好的性能,其中采用显式拥塞反馈改进方案的XCP和VCP协议性能表现最好。     

基于仿真的TCP拥塞控制研究

研究了几种不同的TCP拥塞控制算法原理。通过对于TCP Reno和TCP Vegas协议的实验仿真，研究在不同的数据流和不同的网络条件下算法的性能差异。提出了一种改进的RTT估计方法，在拥塞避免阶段，采用时延的指数滑动平均值取代瞬时的RTT。实验表明，这种改进增强了TCP Vcgas对于时延扰动的鲁棒性。     

基于TFRC的RTP报文研究与应用

介绍了RTP/RTCP协议的最新发展趋势--基于TFRC的RTP报文,它是在原有的RTP协议(RFC 3550)的基础上进行了扩展,使其支持TCP友好速率控制(TFRC).TCP友好速率控制(TFRC)是一个基于单播流的拥塞控制,经常用来消除网络拥塞.它根据当前的网络状况、往返时间、丢失分组情况等计算出TCP友好速率.还简要介绍了往返时间(RTT)、吞吐率方程的计算方法,并以oRTP为基础,分析其中的数据结构,简单实现了基于TFRC的RTP报文.     

TCP-ACC: performance and analysis of an active congestion control algorithm for heterogeneous networks

Transmission control protocol (TCP) is a reliable transport layer protocol widely used in the Internet over decades. However, the performances of existing TCP congestion control algorithms degrade severely in modern heterogeneous networks with random packet losses, packet reordering and congestion. In this paper, we propose a novel TCP algorithm named TCP-ACC to handle all three challenges mentioned above. It integrates 1) a real-time reorder metric for calculating the probabilities of unnecessary Fast Retransmit (FRetran) and Timeouts (TO), 2) an improved RTT estimation algorithm giving more weights to packets that are sent (as opposed to received) more recently, and 3) an improved congestion control mechanism based on packet loss and reorder rate measurements. Theoretical analysis demonstrates the equilibrium throughput of TCP-ACC is much higher than traditional TCP, while maintaining good fairness with regard to other TCP algorithms in ideal network conditions. Extensive experimental results using both network emulators and real network show that the algorithm achieves significant throughput improvement in heterogeneous networks as compared with other state-of-the-art algorithms.     

基于RTT自适应的无线TCP改进算法

针对TCP Reno在无线环境下的性能恶化问题,在研究分析TCP Reno拥塞控制算法问题的基础上,提出一种基于RTT自适应的改进算法.该算法实现了丢包区分的拥塞窗口与慢启动门限调整,减轻了传统TCP由于无法区分拥塞丢包与误码丢包、盲目将拥塞窗口减半带来的性能下降.分析了该算法的可行性,并通过NS仿真对其吞吐量、带宽利用率、公平性等指标进行评估.仿真结果表明,相对TCP Reno,改进算法实现了无线环境下的TCP性能改善,同时具有一定的友好性与公平性.     

BBR拥塞控制算法延迟及带宽探测优化

传统基于丢包的拥塞控制算法因为其高丢包率和引发缓冲区膨胀问题已经不能满足许多应用对网络性能的要求。谷歌提出的BBR（Bottleneck Bandwidth and Round Trip）算法以其抗丢包、高带宽利用率和低延迟等特性受到广泛关注与研究。但是BBR还存在排队延迟仍然较高、在RTT（Round Trip Time）较小环境下表现不佳、带宽探测不及时等问题。本文对BBR排队延迟和收敛性进行分析,进而提出改进方法：限制在外数据包数,并根据网络反馈适时减少拥塞窗口大小来降低延迟;在RTT较小环境下,将探测RTT阶段之前的带宽估计延续到探测RTT阶段之后;设置平稳状态最长保持时间及时退出平稳周期并进入探测周期。在NS3中的仿真实验结果表明,改进BBR降低了RTT及其抖动,提高了算法的收敛速度;能够在RTT较小环境下高效利用带宽;改进BBR能够显著提高长RTT流的带宽探测频率。