网络中不同数据流带宽公平性的改进研究

论文摘要

公平性是衡量网络性能的重要指标之一。当多个连接共享同一瓶颈资源时,各数据流量之间必然会因为有限的网络资源而发生竞争,导致资源的不公平使用。本文系统地讨论了引发TCP 公平性问题的根本原因,从TCP 速率响应函数模型理论出发,利用数学手段对现有的队列管理机制和拥塞控制机制进行改进,提出了对于三种不同应用时实现公平性的算法机制。EF-RED 算法能够有效地解决不同尺寸的数据流引起的公平性问题,对各流量的到达分组以不同的概率进行丢弃,使各流量能公平地利用带宽,并且此算法在公平性、丢包率方面优于现有的RED 和DropTail 算法。BDH-RED 算法利用缓存管理技术,根据RED 的分组丢弃历史在标准TCP 流量、非TCP友好流量和非响应流量共存的环境中,能够采用组合丢弃量度的方法较好地鉴别出高带宽流量。RTUCC 算法是在基于UDP 的多媒体应用程序中增加支持端到端的拥塞控制机制,使基于UDP 的多媒体流量与TCP 流量在相同环境下抢占带宽的能力接近,确保UDP 和TCP 数据流量和平友好共处,从而改善网络数据传输质量。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 QoS 问题
• 1.3 TCP 公平性问题
• 1.4 带宽公平性的设计目标及实现方法
• 1.5 本文的主要内容及工作
• 第二章 TCP 拥塞控制
• 2.1 TCP 拥塞控制的实现
• 2.1.1 TCP 拥塞控制算法的主要参数
• 2.1.2 TCP 拥塞控制算法的四个阶段
• 2.2 两种TCP 吞吐量模型
• 2.2.1 简单模型（Simple Model）
• 2.2.2 复杂模型（Complex Model）
• 2.3 本章小结
• 第三章 数据流的主动队列管理
• 3.1 数据流保护
• 3.2 基于路由器的公平带宽分配法
• 3.2.1 随机早期检测算法
• 3.2.2 Flow RED算法
• 3.2.3 公平排队算法
• 3.2.4 加权公平排队算法
• 3.2.5 CHOKe 算法
• 3.3 本章小结
• 第四章 实现队列公平性的EF-RED 算法
• 4.1 研究背景
• 4.2 EF-RED 算法
• 4.2.1 设计思想
• 4.2.2 改进方法
• 4.3 仿真实验
• 4.3.1 公平因数的比较
• 4.3.2 丢包率的比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于分组丢弃的高带宽流量鉴别策略
• 5.1 研究背景
• 5.2 BDH-RED 算法
• 5.2.1 分组丢弃数和到达速率的关系
• 5.2.2 分组丢弃数目的计算
• 5.2.3 组合丢弃量度
• 5.3 应用BDH-RED 算法测试不同高带宽流量
• 5.3.1 非TCP 友好的测试
• 5.3.2 非响应流量的测试
• 5.3.3 非常高带宽TCP 流量的测试
• 5.4 仿真实验
• 5.4.1 采用分组丢弃量度鉴别高带宽流量
• 5.4.2 采用字节丢弃量度鉴别高带宽流量
• 5.4.3 采用组合丢弃量度鉴别高带宽流量
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于公式的多媒体流量拥塞控制机制
• 6.1 研究背景
• 6.2 RTUCC 算法
• 6.2.1 RTUCC 的速率控制公式
• 6.2.2 RTUCC 算法的参数估计
• 6.2.3 RTUCC 算法发送速率的调整
• 6.3 RTUCC 算法的工作模式
• 6.4 仿真实验
• 6.4.1 带宽占用的不公平性问题
• 6.4.2 网络拥塞崩溃问题
• 6.4.3 平均丢失间隔方法（WALI）
• 6.4.4 TCP 流量和RTUCC 流量吞吐量的比较
• 6.4.5 平滑系数的比较
• 6.4.6 友好性比率
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 本文的主要工作
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 攻读硕士学位期间发表或录用的论文
• 致谢
• 导师及作者简介