TCP／IP拥塞控制研究

综述了Internet上TCP／IP拥塞控制研究方面一些最新的工作,分析了拥塞控制的原理、TCP／IP拥塞控制所使用的典型技术,并着重论述了TCP／IP拥塞控制所面临的问题,这包括自相似性问题、效率问题、公平性问题、算法改进、区分服务和多点广播中拥塞控制和TCP／IP在特殊网络（ATM网和卫星网）上拥塞控制等问题,并提出了其进一步的研究方向。     

随机早期检测RED及其改进算法的研究

目前,拥塞控制是Internet的一个研究热点。在网络通信中,仅仅靠端到端的TCP层基于滑动窗口的流量控制已很难满足网络中日益增长的业务量的要求,因此,网络本身必须采用某种手段参与拥塞控制。主动列队管理(AQM)作为目前路由器中广泛采用的拥塞控制策略,在保证较高吞吐量的基础上有效地控制队列的长度,让IP层参与了资源的分配控制工作。该文首先介绍了Internet中的TCP/IP拥塞控制策略,而后针对主动队列管理策略中的RED算法进行了详细的研究,最后提出了几种改进的RED算法。     

一种分阶段自适应RED／ECN参数模型

TCP拥塞控制技术是IP网络性能的研究重点之一,目前已经出现了多种改进方案,然而采用这些方案后,TCP连接仍然面临大量的包丢失,尤其是在网络拥塞时。为此IETF提出了IP网络的拥塞控制问题并建议在网络中采用主动队列管理机制。RED／ECN算法是一种主动队列管理算法,它具有很多优点,但算法对其静态参数的依赖性很大,没有充分考虑链路中复用的活动连接数,因而不能很好地适应网络负荷的变化。为此,提出了一种分阶段动态调整RED／ECN算法参数的模型（GARED）,通过仿真实验说明该模型改进了RED／ECN算法的性能,能够有效地降低丢包率,保证网络链路的高利用率。     

DiffServ网络的拥塞控制和带宽保证

该文对DiffServ网络的拥塞控制和带宽保证的机制进行了分析和综述,包括TCP拥塞控制机制和路由器缓冲管理算法RED及RIO。研究表明DiffServ网络的拥塞控制和带宽保证的影响因素包括RTT、TCP/UDP相互作用等,解决方案包括对TCP拥塞控制机制的改进和对路由器流量调节器的改进。     

网络拥塞中的非线性现象与控制

由于Internet通信量的快速增长和爆炸式膨胀，拥塞控制在当今正日益变得重要。Internet拥塞控制又存在着固有的、非常复杂的非线性动态问题。在本文中，我们利用随机早期检测算法(RED)研究了TCP的非线性现象，如RED的分叉、混沌以及鲁棒德定性，同时考虑了线性和非线性的丢包函数。我们还证明了RED和PD-RED算法控制混沌与分叉的稳定性。仿真结果清楚展现以下两个算法结果的有效性。     

模糊随机早期检测在组播拥塞控制中的应用

现有的组播拥塞控制算法大都基于端系统进行拥塞控制,而较少讨论中间路由器的主动队列管理机制。基于模糊逻辑对网络状态的动态适应性特点,提出了基于模糊逻辑的RED算法（Fuzzy Logic-based RED,FL RED）。该算法运用于组播拥塞控制中,网络能够及时对拥塞做出准确反应,更有效地分配和利用资源。仿真结果表明,该算法比普通RED算法具有更好的TCP-友好性,并且能够将队列长度维持在一个较小值,具有更小的传输时延。     

随机早期检测算法的改进算法——基于输入补偿的比例微分控制算法

IP层实现的主动队列管理（AQM）方案已经成为目前拥塞控制算法研究中的热点。文中使用拥塞控制理论对AQM的唯一候选算法，即随机早期检测（RED）算法进行了分析，并对RED存在的缺陷作出了改进，提出了RED改进算法——基于输入补偿的比例微分（IC—PD）控制算法。仿真结果验证了改进算法的有效性和改进效果。     

Active Queue Management算法研究

主动队列管理算法对于IP网络的性能影响重大,是网络拥塞控制一个主要手段。介绍了目前主要的主动队列管理算法如RED、改进的RED以及P控制器、PI控制器、模糊控制器、鲁棒控制器、内模控制器。通过对这些算法的分析,指出其中的不足之处,并对AQM算法的设计提出了一些思路。     

基于嵌入式TCP／IP协议栈的拥塞控制研究

结合计算机网络和嵌入式系统软件的发展现状,总结了嵌入式TCP／IP协议栈的一般特点和处理过程,进一步详细地讨论了协议栈中的拥塞控制机制,特别是TCP拥塞控制机制和IP拥塞控制机制的分类,以及它们的实现算法,做出了详细的分析和比较、明确地给出了当前嵌入式TCP／IP协议栈中的拥塞控制解决方法。     

基于嵌入式TCP/IP协议栈的拥塞控制研究

结合计算机网络和嵌入式系统软件的发展现状,总结了嵌入式TCP/IP协议栈的一般特点和处理过程,进一步详细地讨论了协议栈中的拥塞控制机制,特别是TCP拥塞控制机制和IP拥塞控制机制的分类,以及它们的实现算法,做出了详细的分析和比较。明确地给出了当前嵌入式TCP/IP协议栈中的拥塞控制解决方法。     

Fuzzy logic controlled RED: congestion control in TCP/IP differentiated services networks

The use of the Internet for time-sensitive services, such as voice and video applications, requires a predictable quality of service. The TCP/IP differentiated services (Diff-Serv) architecture was introduced to achieve such performance. Network congestion control, however, still remains a critical and high priority issue. A number of researchers are looking at alternative schemes such as random early detection (RED) and its variants to handle congestion. In this paper we present the results of a fuzzy logic control approach to the implementation of RED – Fuzzy-RED. We believe that with fuzzy logic we are able to use linguistic knowledge to implement better understood nonlinear probability discard functions, achieve better differentiation for packet discarding behaviors for aggregated flows, and so provide better quality of service to different kinds of traffic whilst maintaining high utilization.     

基于NS2的主动队列管理仿真研究

主动式队列管理技术是IETF为了解决Internet 拥塞控制问题而提出的一种路由器缓存管理技术。该文介绍了目前应用较为广泛的网络仿真器NS-2，对几种主要AQM算法Drop Tail、RED和ARED的性能在基于NS2仿真实验的基础上进行了比较研究，研究的性能包括队列长度、TCP 全局同步问题、连接数对系统稳定性和鲁棒性的影响等；仿真结果表明ARED性能优于Drop Tail和RED算法。     

基于逐段RED的组播拥塞控制机制研究

提出了一种基于逐段RED的网络层组播拥塞控制机制，并对其有效性进行了数学推证，证明了信息包在不同优先级的转发约束下，STSR拥塞控制模型的缓冲区共享策略发生拥塞的概率小于分用策略，且STSR具有更高的敏感度和更大的网络吞吐量。利用NS-2对STSR拥塞控制进行了模拟，证明了STSR能保证对TCP流的友好，并实现了较粗粒度下的分布式控制。这一结果的取得对于组播拥塞控制的相关研究具有很大的指导意义。     

改进的TCP/RED模型的稳定性分析

TCP自同步特性可提高网络稳定性,TCP/RED拥塞控制模型忽略了TCP自同步特性。针对该问题,提出包含TCP自同步特性更接近实际网络的改进TCP/RED拥塞控制模型。应用Nyquist稳定性判据给出当改进模型在复平面上属于某一不包含-1+j0点的下半平面时的稳定性条件,得到比TCP/RED模型更宽松的RED参数设置范围。NS2仿真验证了该稳定性条件的有效性。     

基于逐段约束的组播拥塞控制机制研究

提出了一种基于逐段随机早期检测（RED）的网络层组播拥塞控制机制STSR,并对其有效性进行了数学推证,证明了STSR组播拥塞控制将具有更高的敏感度,组播传输链路也将具有更高的吞吐量。利用NS 2对STSR拥塞控制进行了模拟,结果证明它能保证对TCP流的友好,并实现了较粗粒度下的分布式控制。STSR在提高网络层组播健壮性的同时,最大限度地保证了其服务效率与质量。     

FERED：公平性增强的RED算法

当前大多数AQM机制的实现算法都更多地强调了算法的效率和稳定性而忽视了公平性.已有研究表明,TCP的RTT不公平性问题和多拥塞链路环境下的不公平性问题广泛存在于众多的著名AQM实现算法中,比如RED,REM,PI和AVQ等.虽然FRED和Balanced RED可以解决这些不公平性问题,但它们的实现都需要在路由器上保留每流状态信息,算法可扩展性存在问题.在实际网络测量试验结果的基础上,提出了利用IP数据报头中的TTL字段信息来增强公平性的思路,并据此对RED算法进行了扩展,实现了一个公平性增强的RED算法(FERED).NS2仿真试验结果显示FERED可以显著增强公平性,同时保留了RED算法可以很好地控制队列长度的优点,而且FERED实现简单,无需在路由器保留每流状态信息.     

Dynamic queue level control of TCP/RED systems in AQM routers

One main TCP congestion control objective is, by dynamically adjusting the source window size according to the router queue level, to stabilize the buffer queue length at a given target, thereby achieving predictable queueing delay, reducing packet loss and maximizing link utilization. One difficulty therein is the TCP acknowledging actions will experience a time delay from the router to the source in a TCP system. In this paper, a time-delay control theory is applied to analyze the mechanism of packet-dropping at router and the window-updating in TCP source in TCP congestion control for a TCP/RED dynamic model. We then derive explicit conditions under which the TCP/RED system is asymptotically stable in terms of the instantaneous queue. We discuss the convergence of the buffer queue lengths in the routers. Our results suggest that, if the network parameters satisfy certain conditions, the TCP/RED system is stable and its queue length can converge to any target. We illustrate the theoretical results using ns2 simulations and demonstrate that the network can achieve good performance and converge to the arbitrary target queues.