RED的网络性能研究.pdfVIP

_______________________________________________________________________________ RED 的网络性能研究 蔡小玲1 2 1 ，汪小帆 ，王执铨 ( 1. 南京理工大学自动化系，210094 2. 上海交通大学自动化系) 摘要：在很多网络中，支持新的拥塞避免机制（如RED 和 ECN）的节点将会和支持传统丢尾缓存 （Drop-Tail）的节点共存。本文研究含有两个拥塞节点的混杂网络中TCP 流集的性能。文中比较 了几种控制算法的数据流公平性，仿真结果显示采用adaptive 算法并不能增加数据流的公平性。 仿真也显示混杂网络中单个RED 参数的设置情况会影响整个网络的性能，具体可以从网络吞吐量、 响应时间等判断。RED 的参数设置在双瓶颈情况下再次变得重要，正如在单瓶颈的情况下一样。 关键词：RED，吞吐量，平均响应时间，拥塞 中图分类号：TP391 一．概述 [1] 80 年代中期，研究发现原TCP 规范中的基于窗口的流控制 不能够很好地阻止过载情况 下的网络服务恶化，这时通信量会降低至0 ，响应时间会接近无穷――也就是所谓的“拥塞 崩溃”。因此，TCP 协议中需要加入新的基于动态窗口[2] [3] 的拥塞控制机制 。当因特网高速 扩容时，这些算法可以阻止网络的拥塞崩溃。当网络规模变的更大的时候，用户的需求也相 应增加，而且变得更混杂，这样就更需要好的拥塞管理机制[5] 。90 年代，主动队列管理的 RED 和ECN 被引入到因特网的控制中。这些机制的目的是提前并明确通知终端网络的状态 来避免拥塞。 TCP/IP 网络中拥塞控制大部分的工作所研究的情况都是数据流通过单个拥塞路由 器――就是所谓的单瓶颈情况。研究多个拥塞节点问题的文章一般都假设网络中的所有节点 都采用相同的队列管理机制[9]，[10]。但是当RED 和ECN 这样的机制应用到因特网上时， 采用默认队列管理机制（即丢尾机制）的节点将和采用主动队列管理机制的节点共存。对经 过多个拥塞节点的TCP 流更现实的假设是网络是混杂的，其中一些节点支持拥塞避免机制， 而一些则不支持。本文的目的之一是观察应用adaptive 拥塞控制算法时是否可以得到更大的 数据流公平指数；另一个目的是观察两个拥塞节点同时采用RED 算法时，其中一个参数设 置对于整个网络的性能产生的影响。仿真结果显示带拥塞避免机制的混杂网络的表现可能会 比不含拥塞避免机制的网络差，主要是依据RED 参数设置的不同。 二．背景 TCP 拥塞控制机制是建立在动态窗口调节基础上的。TCP 连接开始于慢启动阶段，当前 的拥塞窗口每过一个往返时间就增加一倍，直到窗口大小达到慢启动阀值。大于这个阀值时， 窗口增加的速度就慢了许多，每过一个往返时间只增加一个包。窗口不能超过接收端所声明 最大阀值。TCP 依靠重传超时机制和重 ACK 来检测拥塞。如果在收到最后传送包的 ACK 前计时器就超时了，则源端就降低窗口至1 个包，并进入慢启动状态。如果源端收到三个重 复的 ACK ，它就推断有一个包丢失了。它对包丢失的反应是将拥塞窗口降至一半并重传丢 失的数据段，而不等待计时器超时[11] 。 拥塞避免的概念在[4] 引入。拥塞避免机制将网络维持在低延迟和高吞吐量的工作点。而 拥塞控制帮助网络快速地从拥塞中恢复，避免进入拥塞状态。现存的终端拥塞控制算法和