TCP与SCTP-CMT分析及在无线网络应用比较

TCP协议与SCTP协议同属于传输层协议,都可以提供可靠的数据传输服务。SCTP-CMT是在SCTP协议的基础上提出的并行多路径传输机制,可以同时利用多条路径进行数据传输以提高链路的利用率,该文对TCP和SCTP-CMT的基本特性进行了简述。为比较TCP与SCTP-CMT在具有多种接入方式的无线网络中的传输性能,该文以车载网络环境为例,并在NS2仿真工具下对TCP与SCTP-CMT在车载网络环境中的传输效率进行仿真比较,仿真结果显示,SCTPCMT的传输性能始终高于TCP。     

Ad Hoc中的TCP改进方案——Adaptive ADTCP

在分析无线自组网特点及其对TCP性能影响的基础上,提出了一种能够自适应无线自组网状态的TCP改进方案(Adaptive ADTCP）。Adaptive ADTCP在明确辨识网络状态的前提下,首先根据前向路径跳数自适应地调整拥塞窗口增长因子,限制源节点TCP拥塞窗口过分增长,避免造成网络拥塞;同时源节点TCP根据当前拥塞窗口自适应改变发送的分组长度,充分利用网络资源。仿真实验表明,在网络重负载和节点高速移动情况下,Adaptive ADTCP对数据传输的吞吐量有较大提升。     

基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法

为解决由于传感器网络中节点距离长、部署复杂程度高,导致数据传输不稳定、耗能大的问题,提出了基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法。结合传感器参数和覆盖范围计算出动态簇头和簇成员间距离,总结出最优动态簇头数量,提高能量利用率。通过最小路径法判定初始节点,计算直接传输及间接传输方式的节点能耗,根据二者对比结果选择耗能最小的传输路径,实现数据的传输优化。仿真分析结果表明,所提方法平均需要26次即可完成80个传感节点数据信息的传输工作,在传输轮数为160时传输节点数量为750,传感器耗能为260kwh。所提方法耗能更低、传输效率更快,在多个方面优化了大数据传输性能。     

一种工业物联网多路径可靠路由机制

为了满足工业物联网对数据传输的可靠性需求,提出了一种多路径可靠路由机制.结合边缘计算和软件定义网络的思想,构建了新型的工业物联网模型.在此基础上,该机制针对突发性和周期性数据的不同可靠性需求,分别设计了相应的路由策略,并采用可靠性模型评估源和目的节点之间路径的可靠性,确定满足工业应用需求的多条路径信息.接下来,源节点按照路径信息将工业数据传输到目的节点.当节点的能量和负载以及链路质量信息发生变化时,该机制根据最新的全局视图动态地调整路由决策,从而提高网络性能.仿真实验结果表明,该路由机制在数据传输的可靠性和网络的可扩展性方面表现出了较好的性能.     

具有高效确认机制的双层卫星网络多径路由协议

针对资源受限的LEO卫星网络中传统单路径路由协议数据传输速率较低的问题,基于GEO/LEO双层卫星网络模型提出一种基于网络编码（NC）的双层卫星网络多径路由协议（N-NCMR）。首先,通过GEO卫星为LEO卫星网络计算路由减轻LEO卫星的负担,结合NC技术动态地沿着多个不相交路径传输数据流的不同部分;其次,设计了一种高效的延迟确认机制加速数据传输,源节点在接收到前一组的确认（ACK）消息之前可以连续发送后续的组。仿真结果表明,该路由协议显著提高了LEO卫星网络的吞吐量和数据传输效率。     

一种提高端到端数据传输速率的方法及系统

成果描述：本发明涉及一种提高端到端数据传输速率的方法及系统。该方法的思路为：利用源节点和目的节点之间的多条间接路径和直接路径,在每条路径上创建多个TCP连接,在路径选择过程中,记录所有TCP连接的耗时,关闭连接超时的TCP连接;接收方向所有建立的TCP连接发送探测数据包;中转服务器收到的探测数据包转给发送方;发送方根据探测包到达的先后顺序决定采用哪些TCP连接并沿探测数据包走过的路径向接收方分块传递文件。     

基于软件定义网络的反嗅探攻击方法

网络嗅探攻击中,攻击者从网络节点或链路捕获和分析网络通信数据、监视网络状态、窃取用户名和密码等敏感信息。在攻击发生时,攻击者通常处于静默状态,传统的网络防护手段如防火墙、入侵检测系统（IDS）或入侵防御系统（IPS）很难发现并有效抵御攻击。从网络结构入手,提出基于软件定义网络（SDN）的动态路径跳变（DPH）通信机制,依据空间和时间约束条件,动态改变通信节点之间的路径,宏观上将通信流量相对均匀地分布在多条传输链路中,增加网络嗅探攻击中获取完整数据的难度。实验仿真结果说明,在一定的网络规模下,动态路径跳变能够在不明显降低网络传输性能的条件下有效防御嗅探攻击。     

高效节能的无线传感器网络路由协议设计与实现*

提出了一种高效节能的无线传感器路由协议,此协议中,传感器节点保存多条到达网关节点的最短路径,通过轮循机制选择最短路径,从而将数据传输的任务均衡地分布于多条路由路径上,避免了网络冲突,节省了节点的能量消耗。对此协议进行了详细的分析和讨论,在网络仿真环境下实现了此协议并且分析比较了此协议与LEACH和PEGASIS的性能,实验数据表明此协议比现有协议具有更好的性能,充分证明了此协议的有效性和正确性。     

并行文件系统的框架设计和性能研究

利用InfiniBand技术特征实现高效的并行文件系统（EPFS）,设计一个高性能的透明传输层,对数据流的缓存管理、动态和公平的缓存共享,以及有效的内存注册和注销进行研究。实验表明,当I／O节点足够多时,随着计算节点的增加,基于InfiniBand技术的EPFS比基于TCP／IP的EPFS的读写性能增长更快。并且,两级别的内存注册和注销方法AFMRD比受约束的缓存技术更好地改进I／O性能。     

基于簇和随机漫步的多路径路由算法

针对无线传感器网络中已有的路由算法的不足,提出了一种基于簇和随机漫步的多路径路由算法;首先,利用改进的基于权值的分簇算法对网络分簇;然后,利用改进的随机漫步算法构建从簇首到汇聚节点的多条不相交路径;最后,根据每条路径的性能参数(节点剩余能量、路径能耗等)动态地选择一条路径进行数据传输;仿真结果表明,该算法可以有效地平衡网络负载和延长网络生存期。     

Performance-based path determination for interprocessorcommunication in distributed computing systems

The different types of messages used by a parallel application program executing in a distributed computing system can each have unique characteristics so that no single communication network can produce the lowest latency for all messages. For instance, short control messages may be sent with the lowest overhead on one type of network, such as Ethernet, while bulk data transfers may be better suited to a different type of network, such as Fibre Channel or HIPPI. This work investigates how to exploit multiple heterogeneous communication networks that interconnect the same set of processing nodes using a set of techniques we call performance-based path determination (PBPD). The performance-based path selection (PBPS) technique selects the best (lowest latency) network among several for each individual message to reduce the communication overhead of parallel programs. The performance-based path aggregation (PBPA) technique, on the other hand, aggregates multiple networks into a single virtual network to increase the available bandwidth. We test the PBPD techniques on a cluster of SGI multiprocessors interconnected with Ethernet, Fibre Channel, and HiPPI networks using a custom communication library built on top of the TCP/IP protocol layers. We find that PBPS can reduce communication overhead in applications compared to using either network alone, while aggregating networks into a single virtual network can reduce communication latency for bandwidth-limited applications. The performance of the PBPD techniques depends on the mix of message sizes in the application program and the relative overheads of the networks, as demonstrated in our analytical models     

网络中多节点故障定位的探测路径选择算法

针对现有故障定位技术不能满足多节点故障定位的要求,尤其当网络中存在大量故障节点时,提出了一种基于主动探测的探测路径选择算法。该算法主要包括用于故障检测的贪婪路径选择算法和用于故障定位的禁忌链路搜索算法。在故障检测阶段,使用贪婪路径选择算法迭代地选择具有最小权重的探测路径覆盖网络中的节点。在故障定位阶段,使用禁忌链路搜索算法多次生成候选路径集以选择最合适的探测路径来解决多节点故障定位问题。在随机网络拓扑和真实网络拓扑上的仿真结果表明,与现有的节点故障定位算法相比,探测路径选择算法具有更高的成功定位率和更低的探测成本。     

基于DHT发现端到端多条覆盖网路径的方法

为进一步提高端到端数据传输的吞吐率,提出基于DHT发现多条覆盖网路径的方法.一条覆盖网路径由若干跳构成,而数据吞吐率依赖各跳传输性能的瓶颈.为消除瓶颈,根据数据到达结点的吞吐率选择往返延迟时间较小的若干下一跳结点,使得数据不会在该结点拥塞.结点DHT维护着到各下一跳结点的往返延迟时间,基于DHT可发现端-端多条覆盖路径,从而实现并行数据传输.实验结果表明,该方法可找到适合的多条端到端路径,并行传输可取得比单路径传榆更大的吞吐率.     

P2P网络基于CPU动态处理能力的超级节点选取

在非结构化P2P网络中,普通节点通常要综合考虑距离、信誉度、内容相似度、CPU动态处理能力等多种因素来选择一个合适的超级节点,其中CPU的动态处理能力无疑是最要的。针对如何选择超级节点的问题提出一种新的方法,该方法通过RBF神经网络预测CPU动态负载,以CPU的动态负载评定超级节点的动态处理能力并将该信息提供给普通节点,帮助普通节点选择一个最合适的超级节点。通过分析和仿真实验表明该方法有效地提高了系统的性能,系统开销减少了96%以上。     

一种基于AHP和FIS的WSN路由算法

无线传感器网络（WSN）由许多传感器节点组成,这些传感器节点为了降低能量消耗会周期性地在醒与睡2种模式下进行切换。在异步WSN中,发送节点往往要等接收节点醒来才能进行数据转发,为了缩短该等待时延,发送节点选择多个节点作为候选转发节点,由于任何候选转发节点都有可能进行数据路由,使得邻居节点评估和候选转发节点选择对网络性能产生较大影响。为了更好地进行节点评估与选择,提出一种基于层次分析法（AHP）和模糊推理系统（FIS）的WSN路由算法DAF。将剩余能量、距离和角度作为评估准则,利用AHP确定评估准则的权重,通过FIS动态构建AHP中的成对比较矩阵,并根据该矩阵动态计算出邻居节点的评分,按评分高低选择候选转发节点。实验结果表明,在改变节点数量、睡眠时长和通信半径的对比测试中,DAF在生命周期、能量消耗和平均冗余传输性能方面均优于ORW和ORR算法。     

基于强度控制的并行TCP拥塞控制策略研究

随着网络带宽的不断提升,基于并行TCP的应用方式得到广泛使用。当节点为同一个应用打开多个TCP连接时,对于使用单一TCP连接的网络用户存在严重的不公平。提出一种基于强度控制的并行TCP拥塞控制方案TCP C,使这些TCP流共享拥塞信息,同时限制并行TCP流的有效连接数量,以控制并行流的侵略性。实验结果显示该方案能够较好地保证公平性,同时有效地利用网络带宽。     

TCP Issues in Mobile Ad Hoc Networks: Challenges and Solutions

Mobile ad hoc networks （MANETs） are a kind of very complex distributed communication systems with wireless mobile nodes that can be freely and dynamically self-organized into arbitrary and temporary network topologies. MANETs inherit several limitations of wireless networks, meanwhile make new challenges arising from the specificity of MANETs, such as route failures, hidden terminals and exposed terminals. When TCP is applied in a MANET environment, a number of tough problems have to be dealt with. In this paper, a comprehensive survey on this dynamic field is given. Specifically, for the first time all factors impairing TCP performance are identified based on network protocol hierarchy, i.e., lossy wireless channel at the physical layer; excessive contention and unfair access at the MAC layer; frail routing protocol at the network layer, the MAC layer and the network layer related mobile node; unfit congestion window size at the transport layer and the transport layer related asymmetric path. How these factors degrade TCP performance is clearly explained. Then, based on how to alleviate the impact of each of these factors listed above, the existing solutions are collected as comprehensively as possible and classified into a number of categories, and their advantages and limitations are discussed. Based on the limitations of these solutions, a set of open problems for designing more robust solutions is suggested.     

基于无线能量采集的多跳网络安全传输中的路径选择

针对具有无线能量采集技术的多跳传输网络,提出了全双工中继网络在有多个窃听者和多个功率节点场景下进行多跳多路径传输时的路径选择问题。首先,所提系统模型在有多个窃听者和功率节点的场景下进行信息传输,将源发射端和接收端之间的最佳路径作为数据传输路径。然后,为了增强系统性能,中继节点对功率节点发出的射频信号进行能量采集并利用所获能量来进行下一跳的数据传输。最后,推导出了所提路径选择方法在瑞利衰落信道下端到端中断概率的精确表达式,蒙特卡洛仿真和理论分析曲线拟合较好,说明了理论推导的正确性,以及所提方法具有性能上的优越性。     

一种对象代理数据库的跨类查询优化方法

对象代理数据库中跨类查询可以充分发挥对象代理模型的灵活性,为用户提供个性化数据服务,其执行效率十分重要。然而在处理多个跨类属性查询时,现有基于路径表达式的跨类查询实现存在对公共路径节点对象进行重复获取的情形,执行效率较低。针对跨类查询中加快获取终点对象的问题,优化核心思想是减少对路径上节点对象的重复与不必要的遍历,包括两个关键策略:首先是将路径节点整体作为虚拟路径视图统一获取节点对象,避免了多跨类属性查询下公共路径节点的冗余遍历;其次是针对路径复杂过长的跨类查询,依据代价估计策略选择物化查询涉及起点与终点对象,利用缓存减少执行时路径上中间节点的遍历。分别在属性数目与结果集规模两方面进行了对比实验,实验结果表明了优化方法的有效性。     

Revisiting flow-based load balancing: Stateless path selection in data center networks

Hash-based load-balancing techniques are widely used to distribute the load over multiple forwarding paths and preserve the packet sequence of transport-level flows. Forcing a long-lived, i.e., elephant, flow to follow a specific path in the network is a desired mechanism in data center networks to avoid crossing hot spots. This limits the formation of bottlenecks and so improves the network use. Unfortunately, current per-flow load-balancing methods do not allow sources to deterministically force a specific path for a flow.In this paper, we propose a deterministic approach enabling end hosts to steer their flows over any desired load-balanced path without relying on any packet header extension. By using an invertible mechanism instead of solely relying on a hash function in routers, our method allows to easily select the packet’s header field values in order to force the selection of a given load-balanced path without storing any state in routers.We perform various simulations and experiments to evaluate the performance and prove the feasibility of our method using a Linux kernel implementation. Furthermore, we demonstrate with simulations and lab experiments how MultiPath TCP can benefit from the combination of our solution with a flow scheduling system that efficiently distributes elephant flows in large data center networks.