【摘 要】
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由于TCP具有拥塞控制和流量控制的机制,大部分互联网业务的架构都使用TCP传输数据。然而随着人们对网络的实时性需求越来越大,TCP的握手时延高、队头阻塞等弊病造成的高时延和低效率愈发凸显。于是Google公司提出了基于UDP的应用层协议QUIC（Quick UDP Internet Connection）。QUIC协议不仅拥有拥塞控制和流量控制,而且拥有比TCP更高的传输效率,大有取代TCP的趋势
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由于TCP具有拥塞控制和流量控制的机制,大部分互联网业务的架构都使用TCP传输数据。然而随着人们对网络的实时性需求越来越大,TCP的握手时延高、队头阻塞等弊病造成的高时延和低效率愈发凸显。于是Google公司提出了基于UDP的应用层协议QUIC（Quick UDP Internet Connection）。QUIC协议不仅拥有拥塞控制和流量控制,而且拥有比TCP更高的传输效率,大有取代TCP的趋势。然而,互联网业务的服务端通常是集群架构,QUIC协议在集群架构下使用时会出现以下问题:（1）由于客户端请求不会都在同一服务器上进行处理,会导致0往返时延（0-RTT）握手频繁失败的问题。（2）客户端与服务端的通信链路往往具有不确定性,然而QUIC协议的拥塞控制机制不能自适应不同的网络环境。本文将针对上述问题对QUIC协议进行研究与优化,使其在集群架构下拥有更好的传输性能。本文完成的工作如下:（1）引入共享缓存,对Server Config的生成机制和在服务端的缓存机制进行重新设计,从而解决了QUIC协议在集群架构下0-RTT握手成功率低的问题。（2）优化QUIC协议的拥塞控制策略,通过感知网络的丢包状况,主动切换拥塞控制算法。优化QUIC协议的BBR算法,通过感知网络动荡程度,主动调整BBR的时延探测和带宽探测机制。最后对论文提出的优化点进行性能评估,实验结果表明,优化后的QUIC协议在集群架构下0-RTT握手成功率达到100%;在不同的时延、丢包场景中,优化后的QUIC协议比TCP和原QUIC具有更好的传输性能;在网络动荡的场景下,优化后的QUIC协议在传输吞吐率上有10%-30%的提升。
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