TCPIP协议问题透析.doc

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1、TCP/IP协议问题透析ExhaustiveAnalysisofTCP/IPProtocoFsDeficiency杨裟，王钢YangYI，WangGang（中科院计算所网络研发中心，北京市中关村科学院南路6号，100080）摘要：本文从目前的需要出发，针对TCP/IP在无线和安全领域的应用展开论述，详细分析TTCP/IP在几个关键的地方存在的问题，并分别就慢速启动算法，初始窗□大小，初始窗口增加策略，RTO估计器，延迟响应，内核实现的不足和安全漏洞进行了研究，给出了一些建设性的解决办法，为今后的进

2、一步研究奠定了一个基础关键词：TCP；IP；慢速启动；RTO；延迟响应中图分类号：TP393.4AbstractAccordingtocurrentneedsandrequirements,thisthesisaddressesTCP/IPMapplicationtowirelessandsecureareatodiscuss,itanalyzesseveralproblemsaboutafewofcriticalpartswithinTCP/IPindetails,simultaneouslyd

3、elvesintoslowstartalgorithm,initialwindowsize,increasingpolicyofinitialwindow,RTOestimator,delayacknowledgement,deficiencyofkernelimplementationandsecurityleakageandgivessomeconstructivesolutionsinordertofurtherresearchtopaveabasis・1.引言随着计算机和通信技术的发展，人

4、们能够越來越方便的实现信息的共享，TCP/IP协议使得世界上不同体系结构的计算机网络互连在一起形成一•个全球性的广域网络Internet,这为各种信息的共享提供了便捷的途径，在Internet中的每一•台计算机可以访问Internet上的其他任意一台计算机，好象它们在一个局域网内用双绞线或同轴电缆直接连接起来一样（不同之处是速度比局域网的慢）。现在TCP/IP协议L2经非常流行并L1经成为网络通信协议的事实上的标准。之所以会这样，关键在于TCP/IP能够适应不同的网络体系结构和不同的传输链路，并口

5、为客户端•服务器模式提供了很好的支持，这Lt经成为网络应用程序的标准模式。这给人的感觉好象TCP/IP是完美无缺的，但事实止好相反，TCP/IP在性能和安全方面都有很人的缺点，尤其当它应用于无线通信和要求安全性很高的领域吋，这些缺点就显得非常明近來TCP/IP在无线通信中的应用日益增加，而且将來会有非常多的移动主机连接到Internet中，包括卫星链路在内的无线链路会越來越多。这使得我们需要深入研究TCP/IP在无线通信中存在的问题，另外在涉及到高度机密的领域，安全是特别重耍的，因ifUTCP/I

6、P的安全问题也要严肃审视。止是基于以上需求，本文对最流行的TCP/IP(着重于TCP和IP)实现做了认真的分析，指出了存在的问题，并对好些问题给出了解决对策。本文的结构是这样安排的，第一部分是引言，第二部分对TCP性能方面的问题作了论述，分别就慢速启动算法，初始窗口大小，初始窗口增加策略，RTO估计器，延迟响应和内部实现进行了研究，并给出了解决措施。第三部分着眼于安全问题，指出一些安全漏洞，并为其中一些给出补救措施。最后一部分是结束语，提出将来的研究方向。2.TCP存在的性能问题2.1TCP/IP

7、应用于无线链路时的缺陷无线链路的特点是易受干扰、多径衰减的影响。信道通信行为会随时间和地理位置血变化，链路层差错控制对包一级的QoS(QualityofService)的影响也是随时间变化的。因1何为固定网络开发的TCP无法很好的应用于移动通信和卫星等无线链路中。它的缺点就是缺乏网络自适应性。在有线网络中，流最控制和资源分配策略都假定：底层的物理媒质是高度可靠的，但这对无线网不成立。所以在无线网中，这种策略不是有效的°在尢线网上进行TCP传输，TCP认为包的丢失是山拥塞引起的，而实际上这样的包丢失

8、可能是山于信道错误引起的包丢弃或网络延时而引发的，这导致TCP超时并启动拥塞控制算法，这显然不必要的减少了无线信道的吞吐率。在无线信道上的传输性能可以通过使用链路层差错控制的新方法ARQ(AutomaticRepeatRequest)和前向错误纠止FEC(ForwardErrorCorrection)來改善。ARQ用于传输要求高可靠性的数据，FEC用于传输时延敏感的数据流。变种的ARQ/FEC方案更适合于宽带无线网的传输，特别是在传输的数据流表现出不同的特色和QoS要求时。在无线通