随着Internet用户和各种各样的网络服务的迅速发展,Internet变得日益繁忙,流量急剧增加。由于网络资源的瓶颈约束以及Internet的流量突发性,很容易导致网络产生拥塞现象。特别是Internet上基于TCP协议地数据流约占据90%,TCP拥塞控制对于确保网络的动态性能和稳定性具有十分重要的意义。此外,对于Internet这样复杂的异构系统中,网络层必须参与资源的控制和分配,在路由器中采用队列调度算法和缓存管理技术。本文研究了几种主要的TCP拥塞控制算法以及主动队列管理策略,并阐述了从经典控制理论、现代控制理论和非线性不稳定现象的角度研究网络拥塞控制系统稳定性的一些最新研究方法和研究成果。在前人的研究基础上,本文的工作如下:1.在分别考虑单源单链路和多源单链路的网络拓扑条件下,采用网络仿真器NS2比较了不同版本TCP协议的数据包丢失率、队列长度变化、不同回路时延的数据流带宽竞争、不同TCP协议版本之间的带宽竞争能力。针对TCP Vegas协议,改进了回路时延计算方法,提高了TCP Vegas算法的具有更强的抑制瞬间流量扰动能力。并提出了基于状态空间反馈的TCP Vegas算法,将网络层的主动队列管理策略的思想引入TCP拥塞控制算法中,使其性能对于队列管理和调度策略的依赖性降低,从而提高了TCP Vegas的稳定性。2.提出了基于模糊逻辑的主动队列管理策略,以队列长度和及其变化情况作为输入,通过模糊推理计算出路由器缓冲区的数据包丢失率。仿真表明在通常的拓扑结构、网络条件和网络连接数量的变化下,该算法具有较好的效果。3.在前人工作的基础上,以经典控制理论为工具,针对TCP Reno/RED的数学模型,分别考虑采样时间、回路时延、增益等参数变化时,系统的根轨迹变化情况。本文还从参数变化引起的混沌和分叉现象出发,研究线性和非线性的丢包率函数的性能比较,通过实验仿真研究不同的控制策略控制分叉和混沌的效果,并给出确保系统稳定性的控制参数取值范围。4.针对最优化的网络流量控制系统,建立存在时变时滞、时滞相关的连续系统数学模型,引入Lyapunov函数,提出确保系统全局渐近稳定的条件,并且该稳定性判据具有很小的计算复杂度。当网络中存在大量的TCP数据流时,即使网络中同时存在扰动的非响应数据流时,本文的稳定性结论仍然是有效的。