嵌入式视觉系统的以太网通信拥塞控制改进

针对嵌入式机器视觉系统局域以太网中,在大量图像数据传输过程中出现拥塞时,存在发送效率低和RTO滞后RTT导致伪重传问题,为此提出一种基于改进型LwIP的嵌入式视觉系统以太网防拥塞方法。Cortex-A8、μC/OS-III和LwIP嵌入式机器视觉系统以太网通信平台,确保网络任务的实时响应;引入New Reno算法改进LwIP中TCP数据包的拥塞控制机制,克服了一个发送窗口多个数据包丢失引起多次快速恢复或慢启动对发送效率的影响;引入归一化最小均方误差算法改善在RTT变化较大时RTO估值不精确的情况,减少TCP数据传输中的伪重传。实验结果表明,该方法能够更加有效地处理数据包丢失问题,有效减少了数据伪重传,并且数据吞入量提高了约12.3%。     

TCP协议乱序数据包处理算法综述

TCP协议是互联网中最为重要的协议之一。然而,由于诸如多路由,并行处理,链路层重传等原因,乱序数据包成为互联网中不可避免的现象。本文首先分析了乱序数据包对于TCP协议的影响,然后分析比较了目前国内外学者提出各种解决方案,指出了各种方案的优点与不足,指明了TCP协议中乱序数据包处理算法的研究方向。     

MANET中TCP数据包的乱序问题及其解决方案

在MANET中,节点的移动性会导致不同的TCP数据包沿不同的路径到达接收端,进而在接收端产生大量的乱序数据包,影响TCP协议的性能.提出了一种延时响应TCP协议(TCP-D),通过延时触发拥塞控制算法来提高TCP协议在MANET中的性能.对延时响应TCP协议的吞吐量分析表明,增加延时定时器后,TCP_D协议仍能保证对标准TCP协议的友好性.仿真实验表明,TCP_D算法可以明显减少乱序数据包的数量,获得较标准TCP协议更高的网络吞吐量.而在网络结构稳定、无乱序数据包的情况下,改进协议仍具有很好的公平性和友好性.     

基于单程时间的丢包率估计算法

对于无线网络,信道的高误码率和节点移动等会导致丢包,多路径路由和节点移动切换等会导致乱序。由于传统的拥塞控制机制没有考虑由于非拥塞因素和乱序引起的丢包,会把非拥塞包丢失和乱序也当作网络拥塞标志,从而错误地进入拥塞控制,这将严重影响TCP性能。无线网中,可以采用累积方式的显示传输错误通告(Cumulative Explicit Transport Error Notification)机制来提高TCP的性能。针对CETEN需要路由器支持这一缺点进行了改进,在接收方估计丢包率。试验仿真结果表明这种方法的有效性。     

MANET中基于信号强度的TCP拥塞控制算法研究

针对MANET中较高比特误码率、路由故障等因素引起的大量数据丢包和重传提出跨层设计的TCP拥塞控制算法.算法根据接收到的信号强度预测路由断点并提前建立备份路由,拯救传输中的数据包,解决传统TCP的拥塞控制算法在MANET中存在的问题.实验结果表明,优化算法极大地提高了TCP流的平均吞吐量.     

无线网络下TCP重传定时器研究

鉴于无线网络的固有特性,传统TCP重传定时器在无线网络下易出现过早超时,致使TCP启用拥塞控制机制,降低了TCP吞吐量。该文改进了传统TCP重传定时器RTO设置算法,使之自适应于网络状况的变化。仿真结果表明,在链路误码率较高时,此方案较好地避免了过早超时,有效改善了无线环境下TCP性能。     

RDATA:基于时间的接收者驱动丢包检测算法

当数据包在网络传输过程中发生丢包和乱序时,可靠的传输协议需要丢包检测算法检测丢包事件。在信息中心网络ICN中,接收者驱动的传输协议被广泛应用。针对接收者驱动的传输协议丢包检测机制不够高效的问题,本文在谷歌的RACK-TLP算法基础上,提出了一种适用于接收者驱动传输协议的丢包检测算法——RDATA,其思想是使用乱序容忍时间来判断丢包。相比通过响应报文的字节序号和数量来判断丢包,乱序容忍时间不受在外数据包数量的影响,因此更加可靠和及时。首先描述了接收者驱动传输协议的机制,然后详细描述了RDATA算法。针对接收者驱动传输协议存在的高请求包聚合度问题,RDATA算法利用请求包或数据包丢包发生概率来区分请求包或数据包丢包事件,能够更快地重新请求数据。在Linux内核态实现了RDATA算法。实验结果表明,RDATA算法能够高效地检测丢包,有效的提高了数据传输的效率。     

多通道并行传输中接收缓存阻塞的缓解方法

针对多通道并行传输中的接收缓存阻塞问题,分析了引起接收缓存阻塞的原因,提出一种改进的缓解接收缓存阻塞的数据包调度方法,综合考虑通道的带宽、时延和丢包率,引入通道质量的评价函数,优化多通道之间的数据包调度,选择质量最好的通道进行传输,减少由于通道特性不同造成的接收端数据包乱序;提出一种改进的数据包重传策略,基于时延和丢包率选择能使数据包最快到达接收端的通道进行重传;提出一种根据通道的带宽-延迟积估算所需接收缓存大小的方法。仿真实验表明,所提出的调度方法和重传策略能够有效地减轻接收缓存阻塞,与CMT-SCTP相比具有更优的性能,所提出的缓存大小的估算方法也能够准确估算所需接收缓存的大小。     

基于TCP重传计时器的算法分析

这篇文章关注的是TCP重传超时（RTO）计时器初始值的设定。最近的研究表明83％-05％的IP流量是由TCP控制的[1]，而13％的TCP包需要重传[2]。但是在网络中重传的包中有几乎一半是没有必要的。造成这种现象的原因是目前绝大多数TCP所采用的算法只适用于网络流量很小的情况，当流量增多到产生网络拥塞，甚至产生丢包时，这个算法就变得不尽如人意．甚至加重网络拥塞，对网络的吞吐量有极大的影响。在介绍了传统的重传超时算法的基本概念后，本文通过多个试验对传统算法进行了分析，并分析了进一步的研究方向。     

大型数据的编码传输技术研究

提出利用信息学编码理论中的线性纠错码LECC来改善当前计算机网络中进行大型数据传输时存在速度慢、可靠性低等问题。线性纠错码方法对数据进行分块冗余编码,在有损信道(如Internet)上传输编码块。接收端只要接收到足够数量的编码包,就可解码出初始数据信息,无需反馈信道,减少包应答及丢失包重传的时间。实验结果表明,LECC编码传输平均只要接收到比源数据包多4％的编码包即可完成解码。对于大型文件传输,编解码及冗余包的传输所增加的负载比传统差错控制小,有效地提高了信道的可靠性及传输效率。     

基于路由优化分组通信技术的改进型层次移动IPv6

在层次移动IPv6中,当移动节点(MN)和通信对端(CN)之间存在更短路由时,二者之间的通信分组仍然要通过移动锚点(MAP)转发,造成了不必要的分组传输时延及系统开销;并且其按照先后顺序进行的域间绑定更新过程有一定的绑定更新时延。为此提出一种改进型层次IPv6,将路由优化分组通信技术应用于层次移动IPv6中,使用条件是分组传输与绑定更新数目比(PBR)达到给定的临界值;同时改进了域间切换的绑定更新流程。理论分析表明,改进型层次移动IPv6相对于层次移动IPv6在系统开销、绑定更新时延及分组传输时延等方面均有优势。     

基于灰色马尔科夫预测的移动多路传输调度算法

多路径传输控制协议通过聚合多路径带宽提高资源利用率及网络吞吐量。在无线异构网络环境中,由于网络性能不稳定、传输路径性能差异等因素容易导致数据包乱序及缓冲区阻塞,对网络多路传输性能造成负面影响。为在有限的接收缓冲区内对数据包实施合理调度,基于灰色预测模型GM （1,N）与马尔科夫优化的前向传输时间（FTT）预测模型,提出一种自适应多路传输数据调度算法GMM-S。通过对未来时刻子流FTT的准确预测实现子流传输性能的有效评估,并以此作为数据分发依据进行传输数据的多子流动态调整。仿真实验结果表明,与RR和LowRTT算法相比,该算法可有效解决接收端数据包乱序问题,同时提升网络吞吐量。     

垂直切换过程中TCP协议的RTT和RTO分析

随着网络技术的发展，终端可以通过多种接入方式与网络连接，并在不同种网络之间漫游．这导致了垂直切换的产生。本文简述了垂直切换的概念和带来的问题，详细分析了TCP协议中的RTT和RTO参数在垂直切换过程中的变化情况，以及对TCP在切换过程中性能的影响，最后给出结论和一些想法，为优化TCP在移动网络中的性能，设计适用于移动网络的传输协议提供参考。     

机载网络数据时间同步处理算法的设计与实现

数据准确可靠是飞行试验数据处理的基本要求,但网络化测试架构的使用给数据处理时间同步带来一定的难度。针对机载网络数据处理中存在的网络包乱序、时间不同步的问题,研究了网络包数据乱序的产生原因及其特点,详细分析并比较了基于包个数、基于最大逆序、基于半包时间间隔三种时间同步处理算法的优缺点及适用性,最终选择使用基于半包时间间隔的时间同步处理算法作为机载网络数据处理算法,并详细介绍了该算法的具体实现方式。在实验中测试了该算法的有效性,结果数据表明该算法能有效解决网络数据时间同步的问题并得到准确的处理结果,保证了型号数据处理的准确性。     

Effects of route optimization on out-of-order packet delivery in Mobile IP networks

Packet sequence disruption caused by route optimization may result in degradation of mobile TCP/IP performance. In this paper, we propose an analytic model to investigate the impact of route optimization on out-of-order packet delivery in Mobile IP networks. When a mobile node (MN) moves to a new location, the packets sent from the corresponding node (CN) to the MN are routed indirectly through the home agent (HA). After route optimization, the subsequent packets will be sent from the CN to the MN directly. Let p be a packet traveling through the triangle path to the MN (via the HA), and q be the first packet sent via the optimized path to the MN. Packet p is sent from the CN earlier than q is. We derive the probability that packet p arrives at the MN later than packet q does, and validate the analytic model by simulation experiments. Our simulation experiments are extended to investigate how the transmission delay distributions affect the probability of out-of-order delivery. The results provide a guideline in adjusting the routing priority of binding updates to improve the end-to-end network performance.     

TCP CAE: an improved congestion control using comparative ACK-based estimator

TCP receivers deliver ACK packets to senders for reliable end-to-end transfer. However, due to network congestion in the backward direction, ACK packets may not be successfully transferred, which causes the degradation of TCP performance. To overcome this problem, this paper proposes a reverse congestion warning mechanism and a congestion handling mechanism in heterogeneous networks with heavy background traffic in the backward direction. In the proposed scheme, senders detect the reverse direction congestion and execute an exponential backoff algorithm in advance instead of waiting for RTO expiration. According to the simulation results using the NS-2 network simulator, the proposed scheme shows a performance elevation of 20% than Reno, 150% than New Reno, and 450% than Westwood, respectively, under heterogeneous networks and that the error rate of the radio link is 1% when the backward network is congested.     

一种按需分配的多路径传输分组调度算法

利用多路径传输协议,多宿主主机可以通过多条路径并行传输数据,从而有效提高系统的吞吐率和鲁棒性.但是由于不同路径在带宽、延迟和丢包率等方面存在差异,接收端必须缓存大量乱序到达的分组.数学分析表明,减少接收端的缓存开销有两条途径:一是最小化每条路径的发送队列中积压分组的数量,二是降低分组发送速率.由前者,提出依据每条路径的空闲发送窗口大小进行分组调度的算法SOD(Scheduling On Demand);由后者,提出利用窗口通告机制限制分组发送速率的流控方法.模拟实验结果表明:与现有算法相比,SOD的缓存开销最小;在接收端进行流控限制的情况下,SOD的吞吐率最大,并且在不同实验场景中性能表现稳定.     

针对TCP的低速DDoS解析及防御策略

针对TCP协议的低速分布式拒绝服务攻击（DDoS）,通过发送高频率、低持续时间的攻击数据包来检测及过滤多重路由和入侵检测系统,利用TCP的拥塞控制机制的RTO时间是一个确定数值这一先天不足,采用周期性攻击来达到等同于传统DDoS的攻击效果。目前对于这类攻击没有很好的应对方法。通过一系列仿真实验,采用随机RTO,使得低速DDoS不能预测RTO时间,从而降低低速DDoS的攻击影响。     

APHMIPv6:快速移动IPv6切换算法

当移动节点发生切换时,其切换时延和丢包率问题将严重影响实时业务的应用.针对这一问题,该文进行了理论分析并提出了一种基于地址池的层次型移动IPv6切换算法(APHMIPv6).该算法与层次型模型相结合,采用基于地址池的有状态地址配置策略以及域间切换时利用隧道机制来提高切换性能.仿真结果表明,该算法能有效地减少移动节点切换时延和丢包率,尤其在域间切换时,性能更加显著.     

数据中心中TCP连接建立过程的优化方法

针对数据中心中由于SYN包丢失而引起的TCP连接被延迟从而错过任务时间限制的问题,在无需更换现有设备以及无需修改应用和TCP的前提下,提出一种基于加权随机早期检测（WRED）协议的TCP连接初始化的优化方法。该方法解决了连接优化的三个关键问题：如何识别和标记SYN包,如何在交换机上为SYN包预留空间以及需要预留多少空间。与原TCP相比,优化后TCP连接建立的时间极大地减少。实验表明TCP连接初始化优化方法可以解决任务错过规定时间限制的问题。