FAST TCP公平性改进研究

FAST TCP是一种适用于高带宽长延迟的新型TCP拥塞控制协议,它能充分利用网络带宽,但存在比较严重的RTT不公平性.对FAST TCP的RTT不公平性进行了研究,通过仿真试验和数学分析,在原有算法中添加一个公平因子,从而显著改善其公平性和友好性.     

传输控制协议拥塞控制中往返时间公平性分析的新结论

通过平面图形和建模的方法,分析了传输控制协议(TCP)拥塞控制中的网络往返时间(RTT)公平性.对于瓶颈链路,如果采用主动队列管理(AQM),两个竞争的TCP数据流流量比值近似为RTT比的倒数,存在RTT不公平性;如果采用弃尾队列管理,只有在不发生数据包超时的情况下,才出现明显的RTT不公平性,如果出现数据包发送超时,则情况较为复杂,频繁出现RTT大的TCP数据流多占用网络带宽的现象,因此很难得到一般性的结论.最后通过NS2仿真来验证所建模型和分析方法的正确性.     

一种基于HSTCP改进的公平性算法

在高速网络中现有的标准TCP不能充分的利用网络带宽,HSTCP(HighSpeed TCP)作为解决这一问题的可行方法被提出.试验表明HSTCP比标准TCP能够更充分的利用带宽,但存在着严重的RTT不公平性.首先通过仿真试验和数学分析对HSTCP的RTT不公平性进行研究,然后在原有算法的基础上添加一个公平性因子来降低由于RTT不同造成的窗口增长差异.试验表明改进算法有效保证了HSTCP流的带宽公平性、降低了丢包率.     

TCP New Veno:一种改进的TCP拥塞控制机制

TCP Veno协议通过对慢启动、拥塞避免和快速恢复的修改,改进了传统的TCP Reno的性能。然而,TCP的不公平性的问题仍然有待于解决。参与竞争的TCP流之间的不平衡可能造成某些通信源垄断队列空间。例如,当长RTT和短RTT流共存时,网络流量会逐渐集中于短RTT链路上。提出了一种新的TCP拥塞控制机制——TCP New Veno。其基本思路是通过引入带宽预测和动态窗口变化的思想进一步改进TCP Veno的性能,并导出其数学模型。数学分析和仿真实验都证明,改进后的算法在保证吞吐量的基础上提高了原算法的公平性。     

改进BBR算法在卫星网TCP加速网关中的应用研究

研究卫星网络TCP加速网关中的拥塞控制算法,是TCP加速改进的一个重要方向,分析传统拥塞算法的不足,通过在加速网关中引入BBR(Bottleneck Bandwidth and RTT)算法,并加以改进。研究结果表明：改进后的BBR算法避免了探测最小RTT阶段窗口降到4个MSS的问题,这样拥塞窗口不会降到很低,依然能够满带宽发送,而且多个连接测试公平性良好。相比BBR,改进后的BBR速率有明显提升,可以满足卫星网络的加速需求。     

基于分布式PEP的卫星网络TCP性能增强协议

提出了一个基于分布式性能增强代理的卫星网络专有通信协议：XP协议,用于解决卫星网络环境中因长时延、高误码率和非对称信道带宽等因素所导致的TCP传输性能低下问题．协议的设计考虑到了与地面链路上TCP连接的接口关系和多连接共享同一卫星信道时的带宽分配问题．主要贡献包括两路半握手连接建立机制,速率控制和基于测量的动态带宽分配算法,以及基于发送方主动请求的延迟确认技术等．仿真和真实环境实验表明,分布式性能增强代理和XP协议的使用可显著提高网络中下行卫星链路的吞吐量,多数情况下带宽资源利用率可提高至85％以上,且在多连接共享带宽的情况下能够保持较好的公平性．     

FERED：公平性增强的RED算法

当前大多数AQM机制的实现算法都更多地强调了算法的效率和稳定性而忽视了公平性.已有研究表明,TCP的RTT不公平性问题和多拥塞链路环境下的不公平性问题广泛存在于众多的著名AQM实现算法中,比如RED,REM,PI和AVQ等.虽然FRED和Balanced RED可以解决这些不公平性问题,但它们的实现都需要在路由器上保留每流状态信息,算法可扩展性存在问题.在实际网络测量试验结果的基础上,提出了利用IP数据报头中的TTL字段信息来增强公平性的思路,并据此对RED算法进行了扩展,实现了一个公平性增强的RED算法(FERED).NS2仿真试验结果显示FERED可以显著增强公平性,同时保留了RED算法可以很好地控制队列长度的优点,而且FERED实现简单,无需在路由器保留每流状态信息.     

一种基于H-TCP的拥塞控制改进算法

针对H-TCP存在的RTT公平性和TCP友好性不好的缺点,提出了一种基于H-TCP的拥塞控制改进算法RH-TCP。NS-2模拟实验结果表明,RH-TCP明显提高了RTT公平性和TCP友好性,并且保留了良好的带宽利用率、稳定性、收敛性和公平性,在6个新TCP协议中RH-TCP的总体性能最好。     

基于跳数的公平性增强RED及其分类器实现

为了同时兼顾改善不同往返时延(RTT)和多拥塞链路所引发的不公平性问题,在实际网络环境测量结果的基础上,提出了利用数据包所经过的路由器跳数来增强公平性的思路,并构造了一个二维两类分类器来对REI)算法进行简单的修改,实现了一个公平性增强的REI)算法。NS2下的模拟表明,该算法可有效增强公平性,而且具有实现简单、易于在实际网络中部署的优点。     

一种基于RTT公平性的TCP慢启动算法

分析标准慢启动算法应用于包含GEO卫星链路的网络时存在的问题,提出一种基于RTT公平性的TCP慢启动改进算法。改进算法采用大初始窗口机制,慢启动初期窗口保持指数增长,慢启动后期引入窗口增长控制因子,使RTT较大的窗口增加较快,反之增加较慢。性能分析和仿真结果表明,改进算法可以在慢启动后期减缓拥塞窗口的增长速度,削弱RTT较小的TCP流竞争带宽的侵略性,在一定程度上保证不同RTT数据流共享带宽的公平性。     

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。     

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.     

EHSTCP:改进的高速TCP算法

TCP在高带宽时延积网络中不能获得良好的性能,主要表现为低的吞吐量和大的窗口震荡.HSTCP算法解决了传统TCP算法在高带宽时延积网络下的性能瓶颈,但HSTCP在拥塞点时会产生大量的数据包丢失,同时当队列管理为去尾算法时,存在着严重的RTT不公平性问题.针对HSTCP算法的性能缺陷,该文提出一种在拥塞避免阶段进行拥塞避免模式切换的改进算法,称为EHSTCP.基于拥塞窗口历史值的端到端可用带宽预测方法,利用拥塞窗口历史信息来判断拥塞避免切换点.同时引入RTT公平因子,消除了HSTCP的RTT不公平性问题.NS2仿真实验验证了算法的有效性.     

高速网络STCP拥塞控制算法的改进

STCP(ScalableTCP)算法是个典型的积式增加积式减少的适合高速网络的拥塞控制算法。该算法具有很高的吞吐量,但是RTT公平性和TCP友好性较差。提出一种改进的STCP算法,简称NSTCP,通过添加公平因子,减轻了RTT不公平性;通过估计当前网络带宽、调整高速TCP和传统TCP的转换模式提高了算法的友好性。仿真实验证明NSTCP算法提高了这两个方面的性能。     

一种新型的端到端TCP拥塞控制机制

拥塞控制机制是决定TCP协议性能的重要因素。传统拥塞控制机制在卫星网络中运用时会导致TCP性能的大幅下降。本文提出了一种新的适应于卫星网络大延时特点的端到端拥塞控制机制,通过观察连续的不同长度的数据包的RTT的变化来确定网络带宽和适宜的拥塞窗口。实验结果证明,这种新机制在吞吐量、公平性、友好性方面均好于当前主流的端到端拥塞控制机制。     

一种改进HSTCP公平性的拥塞控制算法

标准传输控制协议在高速、长距离等应用条件下存在网络带宽不能充分利用的问题, 高速传输协议的提出可以解决此问题, 但在数据包往返时延上存在较大不公平性. 在分析传输公平性基础上, 通过离散事件网络模拟器进行公平性模拟验证, 提出一种通过添加公平因子改进高速传输协议公平性的算法, 经仿真验证, 该算法减轻了因RTT不同造成的不公平性.     

S-shaped TCP: A transport protocol for improving the performance of TCP in fast long-distance networks

It is well known that TCP does not fully utilize the available bandwidth in fast long-distance networks. This paper proposes S-shaped TCP (SS-TCP). The window growth function of SS-TCP is, in the steady state condition, S-shaped, and it can be divided into three regions. In region I, the window growth rate of SS-TCP is the same as that of standard TCP (STD-TCP). In region II, the window of SS-TCP grows faster than that of STD-TCP. In region III, SS-TCP decreases its window growth rate as the network is becoming congested. This paper also proposes SS-TCPW, an enhanced version of SS-TCP. It makes an end-to-end estimation of the available bandwidth as TCP Westwood+. Based on the estimation, SS-TCPW determines the boundary of region III, and decreases its window size. We evaluate the performance of SS-TCP and SS-TCPW in terms of the metrics that are important for high speed transport protocols; buffer requirement, TCP friendliness, RTT fairness and convergence time. The results showed that SS-TCP has much better performance than HighSpeed TCP (HS-TCP) in terms of buffer requirement and RTT fairness. SS-TCPW has better performance than HS-TCP and SS-TCP in all metrics. The results also clarified that SS-TCP and SS-TCPW have much better TCP friendliness than FAST-TCP.