关于TCP拥塞控制的分析.doc

计算机协议系统课程 关于TCP拥塞控制的分析 院系： 计算机科学与信息工程学院 班级： 网络工程（1）班 学号： ************ 姓名： ****** 目 录 一、引言 3 二、产生拥塞的原因 3 三、TCP拥塞控制原理 4 四、TCP拥塞控制算法 5 4.1慢开始和拥塞避免 5 4.2 快速重传和快速恢复 7 4.3 其他算法 8 4.3.1 TCP Tahoe 8 4.3.2 TCP Reno 9 4.3.3 TCP New Reno 10 4.3.4 TCP SACK 10 五、随机早期检测RED 11 六、结论 13 参考文献 14  一、引言 拥塞控制现在是Internet研究的热点，在最初的TCP协议中只有流量控制而没有拥塞控制,接收端利用TCP报头将接收能力通知发送端。这样的控制机制只考虑了接收端的接收能力,而没有考虑网络的传输能力,导致了网络崩溃的发生。 在计算机网络中的链路容量，交换节点中的缓冲区和处理机等，都是网络的资源。在某段时间，若对网络中的某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。这种情况就叫做拥塞。若网络中有许多资源同时产生拥塞。网络的性能就要明显变差，整个网络的吞吐量就将随输入的负荷的增大而下降。 网络中的拥塞来源于网络资源和网络流量分布的不均衡性。拥塞不会随着网络处理能力的提高而消除。拥塞控制算法的分布性、网络的复杂性和对拥塞控制算法的性能要求又使拥塞控制算法的设计具有很高的难度。到目前为止,拥塞问题还没有得到很好的解决。因此对拥塞控制的讨论是一个很重要的问题。 二、产生拥塞的原因 由于互联网采用无连接的统计服用报文传送模式，当网络中存在过多的报文时就会产生拥塞现象。 拥塞发生的根本原因在于用户提供给网络的负载大于网络资源容量和处理能力。其典型表现就是数据包时延增加、丢弃概率增大、上层应用系统性能显著下降等。网络产生拥塞的直接原因主要有以下4个方面： 1.存储空间相对不足。当多个输入数据流共用一个端口时,在这个端口处就会形成排队。如果没有足够的存储空间,数据包就会被丢弃。对突发数据流更是如此。增加存储空间在某种程度上可以缓解这一矛盾。但另一方面,如果路由器的存储量非常大,拥塞则会变得更坏,因为网络中的数据包在经过长时间排队并完成转发时,均已远远超时,源端会认为它们已经被丢弃,但实际上,这些数据包还在继续向下一个路由器转发,从而造成网络资源的浪费,加剧了网络拥塞。 2.带宽容量不足。低速链路对高速数据流的输入也会产生拥塞。任何信道带宽最大值(即信道容量)为C=Blog2(1+S/N)(N为信道白噪声的平均功率,S为信源的平均功率,B为信道带宽)。要求所有信源发送的速率R必须小于或等于信道容量C。如果R大于C,则在网络低速链路处会形成带宽瓶颈,一旦当其满足不了所有通过它的源端带宽的需求时,网络就会发生拥塞。 3.链路与CPU的处理速度不匹配， 造成处理能力弱，速度慢从而引起拥塞。如果路由器的CPU在执行排队缓存，更新路由表等功能时，处理器速度跟不上高速链路，也会产生拥塞。同样，低速链路对高速CPU也会产生拥塞。 4.网络流量分布不均衡。拥塞总是发生在网络中资源相对短缺的位置。拥塞发生位置的不均衡反映了了Internet本身的不均衡性。网络流量的不均衡表现在不同时刻，各种需求往往导致某些节点上的资源受到大量的访问，而大量存在的客户服务器模式也加剧了流量分布不均的产生。 三、TCP拥塞控制原理 Internet在过去的几十年中经历了飞速的发展，通信量的增加使得网络日益拥塞。据统计，Internet上95%的数据流使用的是TCP/IP拥塞控制机制，它在保证网络的鲁棒性和稳定性方面起着至关重要的作用。因此，研究拥塞控制机制对网络的正常运行具有重要的意义。 网络拥塞会对端系统造成明显的问题，网络可用性及吞吐率下降而响应时间拉长。在交换网络中，可通过动态选路将负载均匀分布到交换机和链路上来缓解拥塞。类似的，网络选路算法可以将负载分布到路由器和网络上来缓解拥塞。然而，这些措施只在处理不平衡负载和短期通信量聚集的情况下有效，最终拥塞只能通过将进入网络的数据总量限制为网络可以承载的量的有效方法控制，这是所有的拥塞机制的根本目的。 在介绍TCP拥塞控制的算法之前，首先要知道TCP拥塞控制中的一些主要