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随着社会的飞速发展,越来越多的信息交互需要通过互联网来承载。当前,互联网承载的数据类型已从以前的纯文本数据发展为现在的语音、视频、文本等多类型数据了;同时,网络结构类型也从以前单一的有线网络向有线、无线、卫星等混合网络扩展。多样化的数据类型和多样化的网络结构对互联网络提出了更加严格的要求。加之网络流量的飞速增加,网络拥塞现象将更加严重。因此,拥塞控制已经是网络正常运行所必备的条件,并且拥塞控制算法的性能直接影响到网络的流畅性、带宽的利用率。传统的TCP版本主要是根据RTT的测量来判断网络拥塞的产生,由于RTT并不能直接反映网络的拥塞状况,因此根据RTT来推测网络拥塞的产生并不准确。目前的一些改进版本也采用了显式的拥塞信息反馈来判断拥塞的产生,此类版本在判断网络拥塞上比较准确,但是这些版本要么对TCP协议改动过大而无法大规模部署,要么无法正确区分数据丢包原因。同时RED队列作为一种流行的主动队列管理机制并不具备自适应网络环境来改变自身参数的能力,也导致采用RED队列进行拥塞标记的VCP、ECN算法无法高效运行。本文首先针对RED主动队列管理的缺点以及在实际应用中所存在的不足,提出了基于RED的q值自适应的RED标记算法并对比分析了改进后的算法与原RED算法的处理性能,进而提出了基于此队列模型的后向式拥塞控制机制算法,并于NS模拟器中对该算法进行了仿真运算。本文工作的主要创新点和贡献在于:
1.针对RED主动队列管理机制在队列参数配置上的不可更改性导致的RED无法高效运行在多变的网络环境中的问题,本文提出了具有自适应能力的XRED队列。XRED队列在对网络出现拥塞趋势的判决上更准确,因此提供了对显示拥塞控制协议的强有力支撑,让显式拥塞控制协议能够反馈更准确的网络拥塞状态。
2.后向式拥塞控制协议从根本上解决了网络丢包原因无法正确区分的问题。在后向式拥塞控制协议中,如果XRED队列没有明确反馈拥塞通告则表明网络中的报文丢弃原因是是链路不稳定或无线信号不好造成的,与网络拥塞没有任何关系;如果XRED队列明确反馈了网络拥塞则表明网络中确实存在网络拥塞并需要及时对窗口做出调整策略。通常在网络中存在链路接头松动、路由不稳定、无线信号不稳定等问题,这些问题都会造成数据丢包,但这类丢包并不表示网络出现了拥塞。
3.向式拥塞控制协议能有效降低拥塞通告的通告延迟,使得TCP发送端能够在更短的时间内获得网络真实的拥塞状态,能够准确理解网络的当前带宽情况并实时调整窗口数据。