xcp中拥塞控制机制研究.doc
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xcp中拥塞控制机制研究,xcp中拥塞控制机制研究页数：49字数：23116摘要随着网络的发展，网络拥塞问题越来越受到人们的重视。现在网络中普遍采用的tcp拥塞控制算法不能很好地解决网络的拥塞，尤其是在高带宽时延乘积的网络中。新出现的xcp协议是一个优秀的协议，它的拥塞控制能更好地适应未来网络环境，提供更高的效率和更好的公平性。xcp控制协议是...
内容介绍
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XCP中拥塞控制机制研究
页数：49 字数：23116
摘 要
随着网络的发展，网络拥塞问题越来越受到人们的重视。现在网络中普遍采用的TCP拥塞控制算法不能很好地解决网络的拥塞，尤其是在高带宽时延乘积的网络中。新出现的XCP协议是一个优秀的协议，它的拥塞控制能更好地适应未来网络环境，提供更高的效率和更好的公平性。XCP控制协议是一种新型并具有发展前景的拥塞控制协议，其性能在效率，公平分配，队列长度，丢包率和速度方面都要优于TCP协议。
然而，最新研究发现，在多瓶颈网络拓扑环境下XCP控制协议存在一个弱点，就是可能会有一个瓶颈链路利用率大大下降，并且一些流量可能得不到公平的带宽分配。本文根据经典控制理论，我们提出了一个基于XCP带宽补偿算法，以PII控制器（PII－XCP）为基础。大量仿真表明，PII－XCP有效地提高了XCP在多瓶颈环境的XCP的效率和公平性。仿真带宽分配也表明，PII－XCP，XCP的保留了XCP的良好性能，包括快速收敛，可忽略的队列长度和零丢包率。与改进版的XCP相比（iXCP），①PII－XCP的具有相同的XCP数据包头；②计算复杂度显着下降；③收敛时间远小于后者；④和更有效地抑制队列长度。
【关键词】XCP TCP PII控制器 控塞控制 多瓶颈网络 协议
ABSTRACT
With the development of computer network，the problem of Internet congestion takes more and more attention of people．Nowadays the TCP congestion control algorithm which is in common use can not solve this problem efficiently，especially in the High bandwidth-delay-product network．The XCP is a new excellent protocol．The XCP congestion control can adapt to the future network better．And it can offer higher efficincy and better fairness than before．
However, the latest research found a weakness of XCP, in a multi-bottleneck environment, a bottleneck link may have a significantly decline in utilization, and some flows may not receive their fair bandwidth allocation. In this paper, according to the classical control theory, we propose an XCP bandwidth compensation algorithm based on the PII controller (PII-XCP). Extensive simulations have shown that PII-XCP achieves efficient and fair bandwidth allocation in a multi-bottleneck environment. Simulations also have shown that PII-XCP preserves the good properties of XCP, including fast convergence, negligible queue length and zero packet loss rate. Compared with improved XCP (iXCP), (1)PII-XCP have the same packet header overhead of XCP; (2)computing complexity significantly declines; (3)convergence time is far smaller; (4)and more effective control in highly dynamic situations.
【Key words】XCP TCP protocol congestion control PII controller multi-bottleneck
目 录
前 言 1
第一章 Internet网络拥塞 3
第一节 Internet网络拥塞现象 3
第二节 网络拥塞产生原因 3
第三节 拥塞控制方法 4
第四节 死锁 5
一、存储转发死锁及其防止 6
二、重装死锁及其防止 7
第二章 传统TCP工作原理 9
第一节 TCP拥塞控制机制 9
第二节 经典TCP拥塞控制算法分析 9
一、TCP拥塞控制主要特征 10
二、TCP拥塞控制算法原理 10
三、TCP拥塞控制算法存在的问题 12
第三节 TCP拥塞控制算法的改进 13
第四节 拥塞控制算法分析 16
第五节 本章小结 17
第三章 XCP工作原理 18
第一节 TCP算法存在的不足 18
第二节 XCP拥塞控制算法简介 19
第三节 XCP协议的拥塞控制头分析 20
第四节 XCP拥塞控制机制 21
第五节 XCP拥塞控制算法分析 22
第六节 基于XCP协议的拥塞控制实现原理 24
一、发送端处理例程 24
二、接收端处理例程 25
三、路由器处理例程 25
第七节 XCP算法的优点及适用性 27
第八节 XCP未来发展方向 29
第九节 本章小结 29
第四章 典型XCP控制方法与分析 30
第一节 简介 30
第二节 XCP在多瓶颈网络中的缺陷 31
第三节 PII－XCP控制器 33
一、设计原理 33
二、基于PII控制器的XCP带宽补偿算法及参数鉴定 34
第四节 算法仿真与性能评估 36
一、复杂的多瓶颈网络 36
二、具有动态数据流的多瓶颈网络 44
第五节 本章小节 45
第六章 结论 46
致谢 47
参考文献 48
附录 50
页数：49 字数：23116
摘 要
随着网络的发展，网络拥塞问题越来越受到人们的重视。现在网络中普遍采用的TCP拥塞控制算法不能很好地解决网络的拥塞，尤其是在高带宽时延乘积的网络中。新出现的XCP协议是一个优秀的协议，它的拥塞控制能更好地适应未来网络环境，提供更高的效率和更好的公平性。XCP控制协议是一种新型并具有发展前景的拥塞控制协议，其性能在效率，公平分配，队列长度，丢包率和速度方面都要优于TCP协议。
然而，最新研究发现，在多瓶颈网络拓扑环境下XCP控制协议存在一个弱点，就是可能会有一个瓶颈链路利用率大大下降，并且一些流量可能得不到公平的带宽分配。本文根据经典控制理论，我们提出了一个基于XCP带宽补偿算法，以PII控制器（PII－XCP）为基础。大量仿真表明，PII－XCP有效地提高了XCP在多瓶颈环境的XCP的效率和公平性。仿真带宽分配也表明，PII－XCP，XCP的保留了XCP的良好性能，包括快速收敛，可忽略的队列长度和零丢包率。与改进版的XCP相比（iXCP），①PII－XCP的具有相同的XCP数据包头；②计算复杂度显着下降；③收敛时间远小于后者；④和更有效地抑制队列长度。
【关键词】XCP TCP PII控制器 控塞控制 多瓶颈网络 协议
ABSTRACT
With the development of computer network，the problem of Internet congestion takes more and more attention of people．Nowadays the TCP congestion control algorithm which is in common use can not solve this problem efficiently，especially in the High bandwidth-delay-product network．The XCP is a new excellent protocol．The XCP congestion control can adapt to the future network better．And it can offer higher efficincy and better fairness than before．
However, the latest research found a weakness of XCP, in a multi-bottleneck environment, a bottleneck link may have a significantly decline in utilization, and some flows may not receive their fair bandwidth allocation. In this paper, according to the classical control theory, we propose an XCP bandwidth compensation algorithm based on the PII controller (PII-XCP). Extensive simulations have shown that PII-XCP achieves efficient and fair bandwidth allocation in a multi-bottleneck environment. Simulations also have shown that PII-XCP preserves the good properties of XCP, including fast convergence, negligible queue length and zero packet loss rate. Compared with improved XCP (iXCP), (1)PII-XCP have the same packet header overhead of XCP; (2)computing complexity significantly declines; (3)convergence time is far smaller; (4)and more effective control in highly dynamic situations.
【Key words】XCP TCP protocol congestion control PII controller multi-bottleneck
目 录
前 言 1
第一章 Internet网络拥塞 3
第一节 Internet网络拥塞现象 3
第二节 网络拥塞产生原因 3
第三节 拥塞控制方法 4
第四节 死锁 5
一、存储转发死锁及其防止 6
二、重装死锁及其防止 7
第二章 传统TCP工作原理 9
第一节 TCP拥塞控制机制 9
第二节 经典TCP拥塞控制算法分析 9
一、TCP拥塞控制主要特征 10
二、TCP拥塞控制算法原理 10
三、TCP拥塞控制算法存在的问题 12
第三节 TCP拥塞控制算法的改进 13
第四节 拥塞控制算法分析 16
第五节 本章小结 17
第三章 XCP工作原理 18
第一节 TCP算法存在的不足 18
第二节 XCP拥塞控制算法简介 19
第三节 XCP协议的拥塞控制头分析 20
第四节 XCP拥塞控制机制 21
第五节 XCP拥塞控制算法分析 22
第六节 基于XCP协议的拥塞控制实现原理 24
一、发送端处理例程 24
二、接收端处理例程 25
三、路由器处理例程 25
第七节 XCP算法的优点及适用性 27
第八节 XCP未来发展方向 29
第九节 本章小结 29
第四章 典型XCP控制方法与分析 30
第一节 简介 30
第二节 XCP在多瓶颈网络中的缺陷 31
第三节 PII－XCP控制器 33
一、设计原理 33
二、基于PII控制器的XCP带宽补偿算法及参数鉴定 34
第四节 算法仿真与性能评估 36
一、复杂的多瓶颈网络 36
二、具有动态数据流的多瓶颈网络 44
第五节 本章小节 45
第六章 结论 46
致谢 47
参考文献 48
附录 50
