多场景的MPTCP协议性能分析研究

利用多宿主设备的多个接口实现多路径传输、获取更多的网络吞吐量是因特网协议研究的热点。IETF所关注的MPTCP协议是当前比较成熟、关键的多路径传输协议。为了测试MPTCP在当前已部署的网络环境中的性能,分别在本地测试床、Internet环境测试场景和大规模多宿主系统NorNet测试床中对MPTCP多路径传输实际吞吐量性能进行了测试和分析,测试结果表明MPTCP相对TCP虽能获得吞吐量的提高,但在非相似带宽链路的场景中其性能仍然不完善,其路径管理和传输调度策略仍需要进一步改进。     

MPTCP与CMT-SCTP拥塞控制机制研究

多路径传输控制协议(MPTCP)与并发多路径传输控制协议(CMT-SCTP)是下一代互联网多路径并发传输的2种热点技术,但传统拥塞控制算法只适合于单路径传输,应用于多路径传输时会面临公平性的问题。为此,研究传统TCP拥塞控制算法,针对多路径并发传输的不公平性问题,基于资源池思想,引人慢启动阈值比因子）增长因子和抢占因子,给出3种新的拥塞控制算法,并通过仿真进行对比分析。     

受限接收缓存下CMT稳态吞吐量建模与分析

多路径并行传输(CMT)是一个基于流控制传输协议(SCTP)的新传输协议,它使用SCTP协议的多宿特性,在一条端到端偶联中的多条路径上并行地进行数据分发,相对单路径传输具有聚合带宽、可以提高端到端吞吐量的优点.文中针对受限接收缓存下发送窗口是否受接收窗口影响两种情况分别对多路径并行传输进行建模,提出了基于发送窗口和接收窗口关联的CMT吞吐量模型.首先以轮为单位,分别对两种情况下的超时阶段、慢开始阶段和拥塞避免阶段的拥塞窗口进行了分析.其次,综合3个阶段传输情况,得到1个多路径并行传输过程中,稳态吞吐量关于RTT、RTO和丢包率的函数关系,它能够很好地估计多路径并行传输协议在受限接收缓存下稳态吞吐量.最后,通过仿真实验和结果分析验证了多路径并行传输吞吐量模型的有效性和准确度.     

基于权重的MPTCP数据调度算法设计

并行多路传输技术通过聚合多条链路的带宽资源可以提高传输吞吐量,越来越受到学术界和工业界的关注。多路径TCP(MPTCP)是其中最具代表性的研究成果之一,因其是在TCP的基础上拓展而来,保持了对TCP的兼容性,能够比较容易地部署到现有网络中。然而,MPTCP默认的数据调度机制在异构网络环境下导致传输性能下降。针对此问题,本文提出一种基于权重的数据调度算法,充分考虑子流之间的差异性。仿真结果显示所提算法优于传统的数据调度算法,能够较好的适应网络环境变化。     

无线网络中MPTCP拥塞控制算法性能评估

目前针对多路径传输控制协议(MPTCP)算法的评估多基于仿真环境,无法有效验证其在实际环境中的性能。为此,根据MPTCP的约束原则建立基于真实环境的实验平台,实现机会相关增长算法(OLIA)、平衡连接适应算法(Balia)、多路径TCP Veno算法(MPVeno)和加权Vegas算法(w Vegas),并设计多种实验场景验证这4种拥塞控制算法在吞吐量、负载均衡和公平性方面的性能。实验结果表明,MPVeno的吞吐量性能最优,在子流链路拥塞状况不同时能更有效地利用网络资源,而Balia和wVegas则比MPVeno和OLIA表现出更好的公平性。     

无线网状网中自适应网络编码的MPTCP研究与设计

网络编码可以提高无线网状网的吞吐量,但是它在无线网状网中的实际应用是一个挑战性的问题。网络编码必须和TCP很好相容才能得到广泛应用。根据无线网状网的特点,研究和设计了一种自适应网络编码的多路径TCP。在提出的方案中,网络编码被加入到现有的网络系统,源节点根据目的节点编码数据块的自由度,调整发送编码的数据块,以降低多路径传输的数据报文的失序,提高网络的吞吐量,保证各个数据流之间的公平性。仿真结果表明设计的MPTCP有效。     

基于MPTCP的前向预测数据调度方法

现有MPTCP的数据调度方案无法满足多路径的动态变化,出现链路传输性能降低的问题.通过对每条路径上的ACK数、往返时延进行预测,提出一种前向预测速度调度方法.利用NS-3对该算法仿真,表明该算法能提高吞吐量,更加合理,并使负载更加均衡.     

无线环境下基于多流优先级的并行多路传输

在无线异构网络环境下提出一种基于多流优先级的并行多路传输方案。该方案基于并行多路传输协议CMT-SCTP,并利用了SCTP的多流特性和部分可靠特性。针对数据的重要性和时间敏感度,设计优先级数据调度算法;同时提出基于路径质量的数据分发机制,进一步保证数据的有效传输。在NS-2中的仿真结果表明,该方案能够有效提高数据传输的吞吐量,减少时延,保证较好的数据传输性能。     

并行多路传输中数据调度算法的研究

针对传统并行多路传输中数据调度算法存在的问题,基于MPTCP协议,提出了带宽预测和前向时延的数据调度算法(data-scheduling algorithm using bandwidth estimation and forward trip-time,DA-BEFT)。该算法充分考虑子流间传输时延差较大的影响,结合性能好的重传选路策略,减轻接收端因数据乱序导致的缓存阻塞,提高整个连接吞吐量。通过仿真实验验证了DA-BEFT在子流时延差变化时能够提高带宽利用率,提高网络的吞吐量。     

FC网络性能测试与研究

为了研究光纤通道用于航空电子系统互连时的网络性能评价问题,需要采用有效的手段对光纤通道网络性能进行测试。在采用轻量IP上层协议通信的光纤通道网络平台上,提出了一种采用ping-pang算法进行光纤通道网络性能测试的方法。通过测试得到了光纤通道网络平均吞吐量和端到端平均延迟时间曲线,并进行了分析。把测试结果和另一种航空电子系统互连首选协议可扩展一致性接口相比较,通过比较发现：光纤通道传输大数据包时具有低延迟、高吞吐量的特性,适合航空电子互连系统中大数据块的传输。对于光纤通道网络性能测试的结果可以作为网络性能评价的重要依据。     

互联网端到端多路径传输跨层优化研究综述

近年来,随着虚拟现实、物联网、云计算等新兴技术的发展,用户对网络带宽的需求迅猛增加,使用单一接入技术已经难以满足用户对网络带宽的需求.为了解决用户日益增长的带宽需求和有限的频率资源之间的矛盾,互联网端到端多路径传输技术应运而生.互联网端到端多路径传输协议,如MPTCP （multipath TCP）,目前主要工作于传输层,能够利用终端已经具备的多块网卡（如WiFi网卡和4G网卡）同时进行数据的端到端并发传输,从而提高总的传输带宽和对网络动态性的适应能力.由于每条子流可以通过TCP协议及其优化算法实现端到端的可靠有序传输,因此端到端多路径传输的研究重点在于多条子流之间的智能协同,主要体现在子流选择、数据分配和调度、联合拥塞控制等方面.然而,底层链路的动态变化使得传输层所估计的链路参数无法及时地反映当前链路的状态,异构物理网络接口具有不同的资源分配特点,不同子流在网络层存在部分传输路径重合问题,上层应用的数据包在截止时间、重要性、失真率等方面存在差异,这些都将给端到端多路径传输中子流之间的智能协同带来影响.因此,仅仅依靠传统的传输层信息无法有效发挥多路径传输的优势,需要在传输层对其他层次的相关参数进行有效利用.为此,近年来有关研究着手利用物理层、链路层、网络层以及应用层的相关信息,通过跨层联合优化来有效地提升多路径传输的优势.比较了近年来利用跨层信息进行多路径传输优化的研究,分析了各层的功能特点及其与多路径传输的关系,并在最后对未来的研究趋势进行了展望.     

IPv6+MPTCP技术对上层应用支撑的验证

通过对TCP/IPv4地址结构和Socket API的研究,重构了MPTCP/IPv6的地址结构及Socket API软件,扩展了SRS开源流媒体服务器对IPv6的支持。以此为基础,编译了MPTCP内核及扩展的SRS、配置了相应的路由表,最终实现了基于IPv6+MPTCP的视频直播平台实例,有效验证了二者结合的有效性及可用性。结果表明：（1）MPTCP多路径并发传输技术具有良好的负载均衡能力;（2）MPTCP多路径冗余机制可实现无缝切换,提升网络的鲁棒性;（3）IPv6+MPTCP+RTMP三个协议具有良好的兼容性;（4）该直播平台为开发基于IPv6+MPTCP技术的下一代互联网万物相联应用提供了一个范例。     

抑制CMT中乱序程度的路径优化方案

为减轻并行多路径传输(CMT)中接收端的乱序程度,文中提出了一种新的路径优化方案。该方案以MPTCP协议为基础,在三维笛卡尔坐标系下建立基于路径往返时延、丢包率和带宽的路径评价模型,将二分法与改进的基于密度的聚类分析方法相融合,根据所需路径数在坐标系下选择出一组带宽大、丢包率小且时延差也小的路径作为活跃路径。仿真结果显示,本方案与基于权重的路径选择方案相比降低了接收端的乱序长度与重传数据包个数,从而可以提高吞吐量与数据包传输速率。     

Survey of multipath routing protocols for mobile ad hoc networks

This survey investigates multipath routing protocols for mobile ad hoc networks (MANETs). The main objectives of multipath routing protocols are to provide reliable communication and to ensure load balancing as well as to improve quality of service (QoS) of MANETs. These multipath protocols are broadly classified into five categories based on their major goals. The goals are to improve delay, provide reliability, reduce overhead, maximize network life and support hybrid routing. Multipath routing protocols address issues such as multiple paths discovery and maintaining these paths. Issues, objectives, performances, advantages and disadvantages of these protocols are investigated and summarized. A checklist is provided as a guideline so that a network designer can choose an appropriate multipath routing protocol to meet the network's application objectives.     

互联网端到端多径可靠传输协议研究

随着有线网络中多路径路由的部署和异构无线网络的发展,通信对等双方存在多条IP路径的场景越来越普遍.由于传统的单径传输协议无法充分发挥多路径带来的好处,如何设计有效的端到端多径可靠传输协议来提高端到端性能并保证网络资源分配的公平性成为研究的热点.多条路径的差异性给多径传输协议的设计带来诸多的问题:分组乱序造成接收缓存阻塞,不合理的多径分组调度造成吞吐率的抑制,缺乏多径协同造成带宽未充分利用和多径异构性造成网络资源分配不公平.就如何应对这些问题对现有协议多路径协议进行综述,并指出协议发展的趋势以及开放的研究问题.     

一种基于SDN和MPTCP的多径并行传输技术

本文提出了根据网络信息状态通过SDN控制器来控制MPTCP流量以提高并行传输速率。利用本文所提出的最宽不相交选路算法,为每个MPTCP连接选择一组可用带宽最宽且链路差距较小的路径集。然后使用可用路径容量的比例作为流量分配到该路径上的概率,进一步减小子流的带宽差距。最后,通过搭建Floodlight仿真实验平台,证明本方案能够避免MPTCP的不同子流经过同一路径,并有效的利用路径提升并行传输效率。     

多路并行传输中数据调度算法的优化

针对异构无线网络环境中,基于流控制传输协议（SCTP）的多路并行传输协议（CMT-SCTP）存在接收缓存阻塞和路径负载失衡等问题,提出一种改进的轮询数据调度算法。该算法根据每条路径上的发送队列信息和拥塞状况对网络状况进行估计,并按照各路径上的网络状况分配相应的传输任务量,缩短数据包在接收端缓冲区的平均排队时延,减少接收端乱序数据包的数量。仿真结果表明,改进的轮询数据调度算法能有效提升CMT-SCTP在异构无线网络环境中的传输效率,有效缓解接收缓存的阻塞,且对不同的网络场景具有很好的适应性。     

移动自主网络多路径路由技术研究进展

MANET具有许多与传统有线网络截然不同的特性，包括移动性、有限的带宽资源、易变的网络拓扑等，因而就需要一种新的路由协议来解决这些缺点。大多数已提出的MANET路由协议没有考虑公平性，它们倾向于把重的负载分布到源一目的对的路径最短的主机上。结果，超重负载的主机会迅速耗尽能源，这将导致网络分离，应用会话失败。为解决
决这个问题，众多专家学者提出用多路径的方法来承担路由任务。本文回顾了MANET多路径路由技术的研究进展，并对有关路由协议进行了评述，比较了各自的贡献和不足；最后对路由协议研究的发展方向进行了展望。