文献综述--IP网络中单速率多播拥塞控制算法研究

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1、 1 文文 献献 综综 述述 毕业设计毕业设计题目：题目：IPIP 网络中单速率多播拥塞控制网络中单速率多播拥塞控制 算法研究算法研究 2 IP 网络中单速率多播拥塞控制算法研究 一、一、 引言引言 今天，因特网应用，如网络视频会议、网络音频视频广播、AODVOD、数据分 发、多媒体远程教育、在线信息恢复、软件或代理缓存更新等，要求高带宽和大规模的 分发。多播是一种将数据分发到大量接收者的有效方式。与使用多个单播连接相比，多 播会话可以大大减小数据源和网络的传输代价。然而，由于没有成熟的拥塞控制机制， 多播应用的发展受到了限制，因为拥塞控制是因特网得以成功的关键因素，它确保了网 络的稳定性，防

2、止了拥塞崩溃，优化了网络的利用率。为了实现传输层可靠多播协议的 开发，拥塞控制是一个必须深入研究的问题。考虑大部分的普通流量是 TCP ，则在网 络中设计了多播传输协议，且使得流量通过新多播传输协议而没有负面效果，同时也和 TCP 一样，都具有公平性的特征。为了评价公平性，已经开发了不同的方案，公平性指 数是其中之一7,8： 公平性指数= 其中 是第 i 次即时通信协议的吞吐量。当其一个值接近平均值时，则表明网络 资源被公平地共享。 在多播传输协议中解决拥塞控制是一个很复杂的问题，而避免内 爆则是成功的执行多播传输协议的一个基本任务。目前已经开发出许多机制，其中一些 需要媒介节点的协作。 二、

3、二、 拥塞控制算法的评价标准拥塞控制算法的评价标准5,6 拥塞控制算法设计时要综合考虑整个网络系统的各个方面的因素， 所以我们在对拥 塞控制算法做出评价时，应该从整个系统的角度。下面我们将要讨论在对拥塞控制算法 做出评价时，需要考虑的两个重要指标，资源分配的公平性和资源的利用率。首先是公 平性，这里我们明确地提出是资源分配的公平性。网络中的资源，不仅包括一些硬件， 例如：链路的带宽、路由器的缓冲区、CPU 等等；还包括一些软件，最主要的就是网 络中传输的信息。资源分配的公平性，我们可以理解为在网络发生拥塞时，各个连接都 能公平地共享网络上的资源，包括硬件的和软件的。现在网络上传输数据流量比例最

4、大 的是 TCP 流和 UDP 流。 所以在讨论公平性问题， 我们主要是从下面两个方面来考虑9： (1)TCP 流和 UDP 流之间的资源享用公平 (2)TCP 流之间的资源享用公平 3 前者主要是由于在发生拥塞时，TCP 流和 UDP 流所做出的不同反应造成的。简单 地说，TCP 流具有拥塞控制机制，而 UDP 流没有拥塞控制机制。在网络发生拥塞时， TCP 流会降低它的发送速率，相应的得到的资源就会减少，但是 UDP 流不会降低发送 速率，得到的资源就相对较多，导致不公平的产生。后者主要跟一些参数的设置有关， 例如，拥塞控制窗口的大小、RTT 的值和设定的分组大小。研究表明，拥塞控制窗口

5、值较大，RTT 值较小，分组设定的长度较大的流往往能占用更多的带宽。其次是资源 的利用率。拥塞控制的目的是更加有效地管理网络资源，使有限的网络资源能够被合理 地利用，最大程度地提高网络资源的利用率。在网络系统中，对于资源的利用率，我们 可以使用下面这样一个函数来衡量： Efficiency=Throughput* aResponse time 参数说明：Throughput-吞吐量 Response time 响应时间 a=l， 一般情况 a1， 侧重吞吐量 a=ssthresh 时，Tahoe 进入拥 塞避免阶段。 (2)拥塞避免：限制传输过程中无限制的速率增长，避免由此可能导致的拥塞。 c

6、wnd 以线性方式增长。如果发生超时或者连续收到 3 个重复 ACK，Tahoe 认为发生了拥 塞。对于超时，置 ssthresh 为当前拥塞窗口的一半，cwnd=1，转入慢启动。如果收到 5 3 个连续 ACK，则 Tahoe 进入快速重传阶段。 (3)快速重传：根据 3 个重复的应答报文来判断丢包，减少了超时重传的发生，加 快了源端对拥塞的响应，使得拥塞能快速消除。立即重传丢失的分组，同时置 ssthresh 为当前拥塞窗口的一半，cwnd=1，转入慢启动。 Tahoe 算法存在着不足之处：在收到 3 个重复 ACK 或在超时的情况下，Tahoe 置 cwnd 为 1，然后进入慢启动阶段。这一方面会引起网络的激烈振荡，另一方面大大降低 了网络的利用率。 4.2 TCP Reno 算法算法11 针对 Tahoe 算法的不足之处，1990 年 Jacobson 在 Tahoe 的基础上提出了改进算 法 Reno。改进主要有两个方面：一是对于收到连续 3 个重复 ACK，算法不经过慢启动， 而直接进入拥塞避免阶段；二是增加了快速重传/快速恢复机制。具体实现过程