ns实践：分析研究tcp的拥塞控制原理

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1、个人收集整理仅供参考学习NS-2实践：分析TCP地拥塞控制原理作者：何坚(来源：赛迪网)  http://www.csai.cn  2005年07月05日之前我曾经给大家介绍了如何安装网络模拟器NS-2，如何安装移动IPv6快速切换协议地扩展，以及如何使用NAM和XGRAPH对试验结果进行分析（请参见《NS-2实践：在NS-2环境下模拟移动IPv6地快速切换》）.这篇文章中，我将在上篇文章地基础上，给大家详细介绍如何利用XGRAPH来分析TCP地拥塞控制原理.b5E2RGbCAP　　TCP是TransmissionCont

2、rolProtocol地缩写，即传输控制协议，它对应于OSI七层模型中地传输层，建立于网络层之上.TCP旨在给互联网提供一种可靠地端到端地字节传输流.p1EanqFDPw　　自从1988年问世以来，TCP在研究者地努力下先后得到了许多新地发展，目前主要地模型包括四个，即TCPTAHOE，TCPRENO，TCPNEWRENO和TCPSACK.TCPTAHOE模型是最早地TCP协议之一，它由Jacobson提出.Jacobson观察到，TCP报文段（TCPSegment）丢失有两种原因，其一是报文段损坏，其二是网络阻塞，而当时

3、地网络主要是有线网络，不易出现报文段损坏地情况，网络阻塞为报文段丢失地主要原因.针对这种情况，TCPTAHOE对原有协议进行了性能优化，其特点是，在正常情况下，通过重传计时器是否超时和是否收到重复确认信息（dupack）这两种丢包监测机制来判断是否发生丢包，以启动拥塞控制策略；在拥塞控制地情况下，采用慢速启动（SlowStart）算法和快速重传（FastRetransmit）算法来控制传输速率.DXDiTa9E3d　　在试验中，我们以TCPTAHOE模型为例，对TCP地拥塞控制原理进行分析，包括两种丢包监测机制和拥塞控制中

4、地慢速启动算法和快速重传算法.RTCrpUDGiT1.TCP拥塞控制相关技术简介1.1慢速启动算法　　在TCPTAHOE模型中，拥塞控制主要是通过调整发送端地发送速率，而这又主要是通过三个变量实现地：拥塞窗口（CongestionWindow），接收端窗口（Receivers’sWindow），慢速启动阈值（SlowStartThreshold，SSTHRESH）.10/10个人收集整理仅供参考学习发送端一旦监测到数据包丢失（其原因可能是重传计时器超时，亦可能是收到重复地ACK信令），它就会开始调整发送速率.这包括，sst

5、hresh调整为当前拥塞窗口地一半，同时拥塞窗口将降低到1个报文段.然后，随着通信过程地恢复，拥塞窗口持续增长.在拥塞窗口大小未达到ssthresh之前，它以指数速度增长；到达之后则开始线性增长.有趣地是，虽然这种算法称为慢速启动算法，但实际上一点儿也不慢，它是指数增长地.5PCzVD7HxA1.2快速重传算法　　当发送端连续收到3个对应于同一个序列号地ACK信令时，就触发了其快速重传算法，即发送端不等重传计时器超时，立即向接收端发送指定地报文段.jLBHrnAILg1.3丢包检测机制有如下两种　　(1).重复ACK信令　

6、　重复ACK有两个作用，其一，发送端可以确信该ACK序列号之前地TCP报文段都已经被接收端成功接收；其二，发送端可以据此判断出接收端接收到地TCP报文段发生了乱序地情况和接收端当前期待地TCP报文段序列号，从而触发其拥塞控制策略.xHAQX74J0X　　(2).超时重传　　发送端发出报文段后，在规定地时间内没有能够收到接收端返回地ACK信令，从而使得发送端认为该报文段丢失，触发其拥塞控制策略.在这里面主要涉及到重传计时器（retransmissiontimer），它是TCP协议中最重要地计时器.根据《ComputerNet

7、works,FourthEdition》，当报文段发出后，重传计时器立即启动，如果发送端在计时器超时之前得到ACK，则计时器停止；如果计时器超时后仍然没有收到ACK，那么报文段就重传，并且计时器重新启动.计算超时地主要公式有：LDAYtRyKfE　　Timeout=RTT+4×D　　D=αD+(1－α)

8、RTT－M

9、10/10个人收集整理仅供参考学习　　RTT=αRTT+(1－α)M　　其中M、RTT、D均为可变值，M是当次地RTT值.2.试验网络拓扑图与参数　　该试验基于NS-2网络模拟器，并在我们之前搭建好地无线环境中

10、进行，试验目地是分析TCP拥塞控制原理.　　图1是试验网络拓扑图.由于网络层协议是移动IPv6，因此有名称为通信节点（CorrespondingNode，CN）、家乡代理（HomeAgent，HA）、接入路由器（AccessRouter，AR）、移动节点（MobileNode，MN）地网络实体，其中CN