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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞的高效控制方法
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞的高效控制方法【1】
摘要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失、網(wǎng)絡(luò)資源分配率低、吞吐率減小等問(wèn)題，嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。
傳統(tǒng)TCP擁塞控制機(jī)制無(wú)法滿(mǎn)足飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，本文以傳輸控制層網(wǎng)絡(luò)擁塞機(jī)制為基礎(chǔ)，配制網(wǎng)絡(luò)資源隊(duì)列管理策略對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，仿真實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)之后的控制機(jī)制能夠有效解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，還提高了其服務(wù)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法隊(duì)列管理
隨著信息時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始在社會(huì)上普及，迎來(lái)了一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)代。
廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)極大的豐富了人們的生活，正逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠�，并被�?yīng)用到軍事、文化等諸多領(lǐng)域。
尤其是最近幾年，我國(guó)的網(wǎng)民數(shù)量呈級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，不斷激增的數(shù)量直接導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇碰撞。
但是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源容量并沒(méi)有伴隨著網(wǎng)民數(shù)量的增加而增加，或者說(shuō)其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到網(wǎng)民增加的速度，這就導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的擁塞問(wèn)題。
一旦發(fā)生擁塞，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能就會(huì)大幅下降，甚至導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰。
其造成的數(shù)據(jù)延時(shí)、性能下降、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包丟失等問(wèn)題，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵性難題，并嚴(yán)重影響著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的高低。
所以如何高效控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，已經(jīng)成為當(dāng)下的熱點(diǎn)問(wèn)題。
數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確傳輸，資源分配是否合理，都影響著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。
傳統(tǒng)TCP擁塞控制機(jī)制只是單向的盡力而為理念，往往在訪問(wèn)激增的時(shí)候造成數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確，資源分配不合理等問(wèn)題。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，本文提出了一種改進(jìn)之后的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。
這是一種基于TCP層網(wǎng)絡(luò)擁塞機(jī)制，配制IP層資源隊(duì)列管理模式的一種新型擁塞控制方法。
在解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞的同時(shí)，也能夠保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，是一種高效計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。
1 擁塞控制相關(guān)理論概述
為什么會(huì)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞呢?主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中需要傳輸處理的數(shù)據(jù)分組數(shù)量，已經(jīng)接近其處理數(shù)據(jù)的能力極限，從而導(dǎo)致用戶(hù)的通信請(qǐng)求被延遲或者丟失，降低了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。
基于這個(gè)問(wèn)題我們首先應(yīng)該看到的是，計(jì)算機(jī)用戶(hù)的數(shù)量和其傳遞的數(shù)據(jù)資源數(shù)量，是無(wú)法控制的，所以之所以會(huì)發(fā)生計(jì)算機(jī)擁塞現(xiàn)象，本質(zhì)上還是網(wǎng)絡(luò)無(wú)法適應(yīng)用戶(hù)超載的要求，一旦用戶(hù)的請(qǐng)求超過(guò)了其處理能力和資源容量，就會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。
詳細(xì)總結(jié)起來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞的原因有兩個(gè)。
第一，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的資源分布極度不均。
每一個(gè)處于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸節(jié)點(diǎn)，都有著各自的傳輸能力，而它們的能力是不一樣的。
也許上一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)速率，經(jīng)由下一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞下去的時(shí)候，會(huì)因?yàn)閭鬏斈芰Φ牟煌鹾芏�，造成�?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞。
第二，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)流量分布不均。
每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都是和其他的節(jié)點(diǎn)相連的，當(dāng)同時(shí)有多個(gè)數(shù)據(jù)從多個(gè)節(jié)點(diǎn)向一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的時(shí)候，就可能因?yàn)楣?jié)點(diǎn)的資源容量有效，而出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。
由以上我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：處理好網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題的關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)好網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、吞吐量和響應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系。
避免數(shù)據(jù)同時(shí)傳遞，可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)始終處在高速運(yùn)行狀態(tài)。
如此看來(lái)，傳統(tǒng)的TCP擁塞控制機(jī)制就無(wú)法滿(mǎn)足我們的設(shè)想了，因?yàn)樵摍C(jī)制奉行盡力而為的理念，并不是一定傳輸。
如果在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候發(fā)生擁塞現(xiàn)象，那么該機(jī)制可能就會(huì)因?yàn)椴荒芴婧芏鄶?shù)據(jù)找到路徑而丟棄他們，這就是所謂的數(shù)據(jù)丟失。
傳統(tǒng)擁塞控制機(jī)制具有較高的數(shù)據(jù)丟失率，而且因?yàn)閬G棄數(shù)據(jù)包，也會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，而吞吐量和網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率是正比的關(guān)系。
由此可以看出傳統(tǒng)控制方法很難控制數(shù)據(jù)丟失和傳輸分配的效率，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降。
基于此我們提出了以傳輸控制層網(wǎng)絡(luò)擁塞機(jī)制為基礎(chǔ)，配制網(wǎng)絡(luò)資源隊(duì)列管理模式的一種新型擁塞控制方法。
2 改進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞高效控制機(jī)制
傳統(tǒng)TCP層擁塞控制機(jī)制雖然能夠在一定程度上解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，但是由于秉承的是“盡力而為”的機(jī)制，常常會(huì)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大的現(xiàn)在出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，網(wǎng)絡(luò)資源難以訪問(wèn)等難題。
通過(guò)傳輸控制層網(wǎng)絡(luò)擁塞機(jī)制聯(lián)系網(wǎng)絡(luò)資源隊(duì)列管理模式，改進(jìn)擁塞控制機(jī)制，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。
前面已經(jīng)對(duì)傳輸控制層擁塞控制機(jī)制進(jìn)行了簡(jiǎn)單的理論介紹，下面對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的資源隊(duì)列管理模式進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述。
2.1 先進(jìn)先出原則的建立
先進(jìn)先出原則又叫先到先服務(wù)原則，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是第一個(gè)到達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先服務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包一般是經(jīng)由發(fā)送端發(fā)出，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，然后到達(dá)路由器之后進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存服務(wù)，該服務(wù)服從先到先服務(wù)的原則。
但是要注意的是路由器的儲(chǔ)存空間畢竟是有限的，如果接受的數(shù)據(jù)包過(guò)多，堆積滿(mǎn)緩存空間之后，之后傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。
2.2 網(wǎng)絡(luò)資源隊(duì)列管理策略
構(gòu)建了先到先服務(wù)原則之后，接下來(lái)應(yīng)該對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的隊(duì)列策略進(jìn)行規(guī)定。
一般可以分為公平排隊(duì)和在其基礎(chǔ)上建立起來(lái)的加權(quán)公平排隊(duì)。
基于先進(jìn)先出原則，對(duì)最先到達(dá)并且存儲(chǔ)在緩存空間中的數(shù)據(jù)包展開(kāi)服務(wù)，隨后就是利用加權(quán)公平排隊(duì)的調(diào)控器循環(huán)服務(wù)于各項(xiàng)數(shù)據(jù)包，并一直重復(fù)這種服務(wù)，直到循環(huán)停止。
能夠在一定的時(shí)間之內(nèi)，收到符合要求數(shù)量的服務(wù)是加權(quán)公平排隊(duì)最大的優(yōu)點(diǎn)。
也就是說(shuō)在其控制下，保證在一定的時(shí)間之內(nèi)，分配權(quán)值的某個(gè)類(lèi)能夠得到符合要求數(shù)量的服務(wù)。
包括網(wǎng)絡(luò)吞吐量等都可以用其來(lái)控制。
另一個(gè)關(guān)鍵的控制是對(duì)于平均隊(duì)列長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)丟失率的監(jiān)控。
相關(guān)研究表明，對(duì)一個(gè)傳遞過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理的時(shí)候，對(duì)處于隊(duì)列中的數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)度監(jiān)控，觀測(cè)其長(zhǎng)度和設(shè)定的判別閾值的大小關(guān)系。
如果隊(duì)列長(zhǎng)度小于設(shè)立的最小判定閾值，那么對(duì)其直接放進(jìn)隊(duì)伍，進(jìn)行傳輸服務(wù);如果是處于最小閾值和最大閾值之間，則需要監(jiān)控計(jì)算該數(shù)據(jù)包的丟失率，隨后依據(jù)計(jì)算得來(lái)的丟失率判斷是否對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行丟棄處理。
如果隊(duì)列長(zhǎng)度大于設(shè)立的最大閾值，那么應(yīng)該直接將數(shù)據(jù)丟棄，不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
這樣一來(lái)，依靠只能判斷，就高效地完成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞的控制。
3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞高效控制機(jī)制的評(píng)價(jià)
完成了擁塞控制方法的設(shè)計(jì)之后，需要對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)制進(jìn)行評(píng)價(jià)。
依照評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)服務(wù)質(zhì)量的指標(biāo)：吞吐率、數(shù)據(jù)包丟失率、時(shí)間延遲等，但是因?yàn)橛?jì)算機(jī)一旦出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象，將會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效運(yùn)行，所以應(yīng)該選取能夠反映整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能的量，常用的就是數(shù)據(jù)丟失率以及網(wǎng)絡(luò)資源的分配效率。
前者表征了擁塞控制機(jī)制保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息完整傳輸?shù)哪芰Γ瑥淖罨镜臄?shù)據(jù)信息層面上保證了網(wǎng)絡(luò)的健康。
而后者表征建立的高效擁塞控制機(jī)制在解決了一些問(wèn)題之后，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的能力大小。
兩者都可以通過(guò)相關(guān)的公式計(jì)算出來(lái)。
評(píng)價(jià)應(yīng)設(shè)立一個(gè)調(diào)節(jié)系數(shù)，如果重視的是網(wǎng)絡(luò)的吞吐率，則調(diào)節(jié)系數(shù)要大于1，如果重視的是響應(yīng)時(shí)間的控制，調(diào)節(jié)系數(shù)要小于1。
通過(guò)相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)可以看出，新的擁塞控制機(jī)制丟包率僅為8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)機(jī)制的37%，無(wú)論是響應(yīng)時(shí)間還是網(wǎng)絡(luò)資源的分配效率，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)控制機(jī)制。
綜上所述，改進(jìn)之后的擁塞控制機(jī)制以傳輸控制層網(wǎng)絡(luò)擁塞機(jī)制為基礎(chǔ)，配制網(wǎng)絡(luò)資源隊(duì)列管理策略，能夠很好的解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題。
根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)可以看出，改進(jìn)之后的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)都優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)制，不僅解決了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題，還提高了其服務(wù)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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對(duì)TCP/IP計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的研究【2】
摘 要： 為提升計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)性能，更好地避免擁塞現(xiàn)象的發(fā)生，需要對(duì)其進(jìn)行必要的技術(shù)控制。
鑒于此，對(duì)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法進(jìn)行分析。
在TCP擁塞控制中主要采用TCP Tahoe，TCP Reno，TCP New Reno以及TCP Sack四種方法，其中TCP New Reno對(duì)快速恢復(fù)算法進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)對(duì)TCP協(xié)議中的Reno進(jìn)行可視化處理，實(shí)行對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的有效管理。
而IP擁塞控制方法則分為FIFO，F(xiàn)Q和WFQ，RED以及ECN四種類(lèi)型，通過(guò)隊(duì)列調(diào)度管理方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的有效管理。
關(guān)鍵詞： 網(wǎng)絡(luò)擁塞; 優(yōu)化技術(shù); 控制技術(shù); TCP/IP協(xié)議
0 引 言
網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間、帶寬容量、處理器自身性能以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理等都有可能造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的現(xiàn)象發(fā)生，具體表現(xiàn)為數(shù)據(jù)信息包接收延誤、丟棄概率增加、上層應(yīng)用系統(tǒng)的性能降低等。
現(xiàn)階段，TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)采用的主要數(shù)據(jù)流，因此，目前對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的研究主要集中在互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議上。
現(xiàn)在比較典型的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制是應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、基于TCP的擁塞控制方法和用于端系統(tǒng)以及基于IP的擁塞控制方法。
本文主要闡述了TCP擁塞控制和IP擁塞控制的幾種常見(jiàn)算法，通過(guò)對(duì)比分析指出這些算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。
1 網(wǎng)絡(luò)擁塞的原因分析
網(wǎng)絡(luò)擁塞主要是指用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求量超過(guò)了現(xiàn)有的容量，從而造成過(guò)載狀態(tài)。
因?yàn)樵诨ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)中，勢(shì)必會(huì)在某一些通信子網(wǎng)中存在較多的分組，這樣就會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)的通信性能，也就是網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。
當(dāng)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)酵ㄐ抛泳W(wǎng)中的分組數(shù)量在標(biāo)準(zhǔn)容量范圍內(nèi)，這些數(shù)據(jù)信息將會(huì)全部送達(dá)目的地，而且送到的數(shù)量與發(fā)送的數(shù)量成比例。
但是，一旦網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量急劇增加，造成路由器癱瘓，就會(huì)出現(xiàn)分組丟失，并且會(huì)導(dǎo)致情況持續(xù)惡化。
在網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量不斷增加的同時(shí)，擁塞范圍也會(huì)持續(xù)擴(kuò)張，以至于幾乎沒(méi)有分組能夠送達(dá)。
造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的原因主要有以下幾個(gè)方面：
1.1 存儲(chǔ)空間限制
網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸端口都有一定的存儲(chǔ)空間，如果輸入數(shù)據(jù)流增多，就需要暫時(shí)保留在存儲(chǔ)空間內(nèi)等待輸出。
此時(shí)如果端口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速率低于數(shù)據(jù)包的到達(dá)速率，存儲(chǔ)空間就會(huì)由于傳送不及時(shí)而被占滿(mǎn)，此時(shí)后面到達(dá)的數(shù)據(jù)包就會(huì)被丟棄。
雖然可以通過(guò)增加存儲(chǔ)空間緩解輸出端口的壓力，但是伴隨著存儲(chǔ)空間的無(wú)線增加會(huì)造成數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中雖然已經(jīng)超時(shí)，但是源端仍然會(huì)因這些數(shù)據(jù)包在傳輸過(guò)程中被丟棄而要求重發(fā)，這樣不僅嚴(yán)重降低了互聯(lián)網(wǎng)的工作效率，而且還會(huì)使網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
1.2 帶寬容量的限制
根據(jù)香農(nóng)理論，信息源的發(fā)送速率必須小于或者等于信息通道的容量，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)才能正常運(yùn)行。
但是如果網(wǎng)絡(luò)帶寬容量無(wú)法滿(mǎn)足高速數(shù)據(jù)流的輸入，即源端帶寬大于鏈路帶寬時(shí)，會(huì)造成數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中積壓，形成網(wǎng)絡(luò)擁塞。
1.3 處理器性能的局限性
處理器性能無(wú)法滿(mǎn)足高速鏈路的需求，影響其工作效率，從而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。
除此以外，在互聯(lián)網(wǎng)中由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理等原因也會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。
網(wǎng)絡(luò)擁塞過(guò)程如圖1所示。
圖1 網(wǎng)絡(luò)擁塞過(guò)程圖
2 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制研究
控制網(wǎng)絡(luò)擁塞是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，僅僅從某一方面入手無(wú)法有效地控制網(wǎng)絡(luò)擁塞，有時(shí)甚至?xí)又負(fù)砣�，因此必須把網(wǎng)絡(luò)擁塞當(dāng)作是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。
從控制論的角度出發(fā)，可以將網(wǎng)絡(luò)擁塞的控制當(dāng)作一個(gè)反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要輸入網(wǎng)絡(luò)擁塞的各種信息，而輸出的則是端系統(tǒng)對(duì)發(fā)包速率的調(diào)整，此時(shí)端系統(tǒng)的發(fā)包速率影響著網(wǎng)絡(luò)擁塞的程度。
下面主要從TCP和IP兩個(gè)方面分析網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的算法研究。
2.1 TCP擁塞控制方法
傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protcol，TCP)是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。
該協(xié)議主要是為廣域網(wǎng)設(shè)計(jì)，提供可靠的數(shù)據(jù)流服務(wù)，通過(guò)帶重傳的肯定確認(rèn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
因此 對(duì)于TCP的擁塞控制一直都是網(wǎng)絡(luò)擁塞研究的重點(diǎn)內(nèi)容。
傳統(tǒng)的TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法主要是基于Van Jacobson提出的 “擁塞避免”算法、“慢啟法”算法以及一個(gè)用于估計(jì)周轉(zhuǎn)RTT的算法等。
可以說(shuō)這些算法為后期TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制的進(jìn)一步研究提供了理論基礎(chǔ)，以至于后期的TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制研究都是在這些算法上進(jìn)行的升級(jí)和改進(jìn)。
目前主要有TCP Tahoe，TCP Reno，TCP New Reno以及TCP Sack四種類(lèi)型。
TCP Tahoe分為加性增和乘性減、慢啟動(dòng)以及快速重傳三個(gè)部分。
加性增和乘性減主要是通過(guò)對(duì)擁塞窗口值增加或者減少的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的控制;而慢啟動(dòng)則是在數(shù)據(jù)發(fā)送的初始化階段對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行慢速率的發(fā)送，但以指數(shù)的速度快速增加其發(fā)送速率來(lái)避免初始化階段由于發(fā)送窗口過(guò)小造成的帶寬浪費(fèi);而快速重傳則主要針對(duì)丟失包，在不必等到重傳超時(shí)的情況下就可以立即發(fā)送。
TCP Reno可以說(shuō)是TCP Tahoe的升級(jí)優(yōu)化，與TCP Tahoe相比TCP Reno擁有快速恢復(fù)功能，可以將擁塞窗口減半從而進(jìn)入擁塞避免階段;TCP New Reno則更加避免了TCP Reno在快速恢復(fù)階段出現(xiàn)的重傳超時(shí)，更好地提升網(wǎng)絡(luò)性能;TCP Sack是在檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)擁塞的丟失包后，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇確認(rèn)后有選擇性的重傳。
TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法比較見(jiàn)表1。
表1 TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法
[類(lèi)型\&優(yōu)點(diǎn)\&缺點(diǎn)\&TCP Tahoe\&建立了TCP擁塞控制的基礎(chǔ)，避免了擁塞崩潰的發(fā)生\&沒(méi)有快速恢復(fù)，輕度時(shí)，
擁塞窗口減小，降低吞吐量\&TCP Reno\&增加了快速恢復(fù)，輕度擁塞時(shí)保持較高的擁塞窗口\&檢測(cè)到丟包，重傳所有
丟失與檢測(cè)到所有丟失包\&TCP New Reno\&利用一個(gè)ACK確認(rèn)部分發(fā)送窗口，避免過(guò)多的重傳\&在高速網(wǎng)絡(luò)中不能
有效利用帶寬\&TCP Sack\&檢測(cè)到擁塞時(shí)，選擇性的重傳包，避免不必要的重傳\&需要修改TCP接收端，
實(shí)現(xiàn)復(fù)雜\&]
2.2 IP擁塞控制方法
網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議(Internet Protcol，IP)主要是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)過(guò)程中的通信而設(shè)計(jì)的一種協(xié)議，因此可以說(shuō)，在互聯(lián)網(wǎng)中IP規(guī)定了計(jì)算機(jī)在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)所遵守的規(guī)則。
典型的IP擁塞控制方法包括FIFO，F(xiàn)Q和WFQ，RED以及ECN四種類(lèi)型。
先入先出原則(First Input First Output，F(xiàn)IFO)，顧名思義就是對(duì)先到達(dá)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行優(yōu)先服務(wù)，被廣泛用于隊(duì)列調(diào)度的管理方式中;FQ和WFQ，即公平排隊(duì)原則(Fair Queuing)和加權(quán)公平排隊(duì)原則(Weighted Fair Queuing)，通過(guò)識(shí)別對(duì)話(huà)例如數(shù)據(jù)流的形式，并將其按照對(duì)話(huà)形式進(jìn)行分組，確保傳輸容量被這些獨(dú)立的對(duì)話(huà)公平分享，加權(quán)公平排隊(duì)可以在網(wǎng)絡(luò)擁塞發(fā)生時(shí)自動(dòng)穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，減少分組重發(fā);隨機(jī)檢測(cè)算法(Random Early Detection，RED)包括監(jiān)控隊(duì)列長(zhǎng)度和丟棄數(shù)據(jù)包兩個(gè)部分，主要是通過(guò)對(duì)路由器中的數(shù)據(jù)包隊(duì)列長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
在發(fā)生空間占滿(mǎn)之前隨機(jī)的將一些數(shù)據(jù)包丟棄，從而減少進(jìn)入輸出端口的數(shù)據(jù)信息量;顯示擁塞指示算法(Explicit Congestion Notifcation，ECN)，在發(fā)送端可以更好地得到擁塞通告，避免不必要的丟包事件發(fā)生。
IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法見(jiàn)表2。
表2 IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法
[類(lèi)型\&優(yōu)點(diǎn)\&缺點(diǎn)\&FIFO\&簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)\&會(huì)導(dǎo)致全局同步和
公平性問(wèn)題\&FQ和WFQ\&可實(shí)現(xiàn)鏈路的公平分配\&需要維護(hù)每個(gè)數(shù)據(jù)流的
狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜\&RED\&早期預(yù)測(cè)擁塞，有利于
處理突發(fā)數(shù)據(jù)流\&參數(shù)確定較難，而且
穩(wěn)定性存在問(wèn)題\&ECN\&通過(guò)標(biāo)記，不是丟包通知
擁塞，避免不必要的丟包\&不兼容ECN的連接，會(huì)忽略通告信息。
通告信息本身可能丟失\&]
2.3 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制比較
通過(guò)以上分析，可以看出TCP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法主要是對(duì)在端系統(tǒng)中，對(duì)信源進(jìn)行有效控制，在擁塞發(fā)生和控制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的延遲，很有可能傳遞擁塞信息反饋在數(shù)據(jù)傳輸完成后才到達(dá)發(fā)送源端。
而IP則主要集中在網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)感知網(wǎng)絡(luò)擁塞的發(fā)生采取必要的控制措施，可以區(qū)分不同的發(fā)送源端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)隊(duì)列調(diào)度方法實(shí)現(xiàn)對(duì)帶寬的公平使用，因此，適用于短期的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制。
TCP/IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制比較見(jiàn)表3。
3 結(jié) 語(yǔ)
綜上所述，TCP/IP是為廣域網(wǎng)設(shè)計(jì)的，其目的是為了解決Internet的穩(wěn)定性、易定性、各流之間享用帶寬的公平性、使用效率及擁塞控制等問(wèn)題，從而為Internet提供可靠、健壯的端到端通信。
因此TCP/IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制就成了擁塞控制研究的重點(diǎn)問(wèn)題。
本文通過(guò)對(duì)比分析TCP和IP擁塞控制的方法，可以看出這些擁塞控制方法都是基于傳統(tǒng)的控制理論衍生出來(lái)的，在發(fā)展過(guò)程中雖然有所改進(jìn)，但是自身都會(huì)存在一定的局限性，因此缺乏一套系統(tǒng)完善的理論分析工具進(jìn)行指導(dǎo)。
希望今后在網(wǎng)絡(luò)擁塞控制研究中引入智能控制理論，解決好擁塞算法分布性、復(fù)雜性以及對(duì)性能等方面的要求，從而取得突破性的進(jìn)展。
表3 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)擁塞控制比較
[\&TCP擁塞控制\&IP擁塞控制\&實(shí)現(xiàn)位置\&端系統(tǒng)\&網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部\&延遲\&較大\&無(wú)\&不同數(shù)據(jù)流間的公平性\&難以實(shí)現(xiàn)\&可以實(shí)現(xiàn)\&長(zhǎng)期擁塞\&可以處理\&無(wú)法處理\&短期擁塞\&可以處理\&較好處理\&]
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基于P―RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制【3】
摘 要 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的盛行，讓我們的生活和工作產(chǎn)生了很大的變化，從客觀的角度來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將不同的需求轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)傳輸，在數(shù)據(jù)和軟件共同作用的情況下，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及運(yùn)行工作，從而達(dá)到人們的某一種需求。
對(duì)于現(xiàn)階段的發(fā)展而言，人們往往只是注重結(jié)果，而不關(guān)注過(guò)程。
但是利用計(jì)算機(jī)來(lái)工作和達(dá)到需求，卻需要關(guān)注過(guò)程。
現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言非常豐富，在算法方面更是在不斷的深化和加強(qiáng)，基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制就是現(xiàn)階段的一個(gè)重要研究對(duì)象。
【關(guān)鍵詞】算法 計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò) TCP
基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制其實(shí)屬于一種優(yōu)化配置的研究項(xiàng)目，計(jì)算機(jī)自從誕生以后，就不斷的追求速度和效率，雖然使用極其復(fù)雜的語(yǔ)言和程序，但是執(zhí)行起來(lái)的速度卻非�？臁�
很多人認(rèn)為這些程序和語(yǔ)言在相互配合的情況下，雖然會(huì)提升運(yùn)行速度，但是全部運(yùn)行結(jié)束之后，很難達(dá)到理想的速度。
其實(shí)，如果我們?cè)谏町?dāng)中就可以發(fā)現(xiàn)，常用的計(jì)算機(jī)在開(kāi)機(jī)的時(shí)候，只用了三十秒就啟動(dòng)了幾乎一百個(gè)程序和大量的啟動(dòng)項(xiàng)，如果說(shuō)利用基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制進(jìn)行工作，勢(shì)必能夠得到一個(gè)更好的效果。
在本文中，就基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制進(jìn)行一定的討論。
1 概述
對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制來(lái)說(shuō)，源端到目的端的往返傳輸時(shí)延將給TCP擁塞控制的穩(wěn)定性和快速性帶來(lái)極大的不利，基于這樣的情況，科研人員應(yīng)用控制理論當(dāng)中的Smith原理，并與隨機(jī)早期檢測(cè)(RED)算法相結(jié)合，提出了具有預(yù)測(cè)能力的P-RED算法，這樣一來(lái)就能夠從客觀上減少部分不利的情況，同時(shí)在在一定程度上提高工作效率。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，P--RED算法在實(shí)際的應(yīng)用中，是RED算法的進(jìn)化版。
基于P--RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制從主觀的角度來(lái)說(shuō)，能夠讓TCP擁塞控制更加及時(shí)，同時(shí)控制的穩(wěn)定性也表現(xiàn)出了大幅度的進(jìn)步。
除此之外，從理論上來(lái)分析，P--RED算法的穩(wěn)定性較高，并且導(dǎo)出了算法中主要參數(shù)的理論趨勢(shì)范圍。
理論上的成就對(duì)實(shí)際的工作來(lái)說(shuō)，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)屬于高精度的一個(gè)工作項(xiàng)目，因此P--RED算法的理論成就能夠?qū)?shù)的設(shè)置起到較強(qiáng)的指導(dǎo)作用，這樣的好處在于，有效的保證了TCP擁塞控制的品質(zhì)。
下面，本文將詳細(xì)的闡述基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制。
2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制
主動(dòng)隊(duì)列管理技術(shù)是在傳輸控制協(xié)議窗口控制機(jī)制基礎(chǔ)上發(fā)展的一種TCP擁塞控制算法，能在擁塞發(fā)生之前就對(duì)TCP源端的發(fā)送量進(jìn)行控制，該技術(shù)是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的居民和工作人員，有時(shí)需要同時(shí)開(kāi)啟多個(gè)窗口，在這個(gè)時(shí)候，計(jì)算機(jī)必須能夠做出快速反應(yīng)，并且要為人們提供最多的信息。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制在實(shí)際生活、工作中的應(yīng)用范圍是非常廣泛的，其中，最為簡(jiǎn)單的AQM是尾部丟棄算法，當(dāng)緩沖器中的隊(duì)列長(zhǎng)度超過(guò)設(shè)定閾值以后，Tail--Drop算法以概率1丟棄進(jìn)入的分組，否則丟棄概率為0。
通過(guò)這樣較為簡(jiǎn)單的判定，能夠在實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候，達(dá)到一個(gè)較好的效果，由于免去了部分復(fù)雜的運(yùn)算，因此很多的問(wèn)題都不會(huì)發(fā)生。
通過(guò)對(duì)控制理論的闡述，我們可以得到如下結(jié)論：on--off控制機(jī)制是非常容易導(dǎo)致控制振蕩的因素，有Floyd等提出的隨機(jī)早期檢測(cè)算法是一種最為著名的AQM，能夠充分避免on--off控制機(jī)制的不足，具有明顯的控制效果。
因此，在今后的工作中，可以大力推廣AQM，基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制不僅僅是在P--RED算法以及TCP擁塞控制方面努力，相關(guān)的工作也能夠?qū)@項(xiàng)研究產(chǎn)生較大額促進(jìn)作用，所以，在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行探索，能夠得到很大的助力。
3 TCP流量AQM數(shù)學(xué)模型
圖1為啞鈴型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分組交換網(wǎng)絡(luò)，在本文中，主要以上圖為例，對(duì)TCP流量AQM數(shù)學(xué)模型進(jìn)行一定的闡述。
從整體的情況來(lái)看，TCP流量AQM數(shù)學(xué)模型，作為整體研究工作的一個(gè)模型基礎(chǔ)，具有非常重要的作用。
從客觀的角度來(lái)說(shuō)，基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制需要很多的模型來(lái)進(jìn)行工作，TCP流量AQM數(shù)學(xué)模型就是其中之一。
常用TCP流量控制分析的、具有單一瓶頸的啞鈴型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分組交換網(wǎng)絡(luò)就是上圖所表達(dá)的意思。
在圖中，S表示的是源端、D表示的是目的端、SW表示的是交換節(jié)點(diǎn)。
在千兆位的高速網(wǎng)絡(luò)中，為了充分提高公平性以及服務(wù)質(zhì)量，很多的交換設(shè)備常常采用per--flow buffering策略，這種策略是現(xiàn)階段較為流行的一種策略。
所謂的per--flow buffering策略指的就是每一個(gè)TCP連接分配各自的緩沖區(qū)，本文主要是在per--flow buffering策略的基礎(chǔ)下以及下列假定的基礎(chǔ)上對(duì)TCP流量控制分析研究。
假定基礎(chǔ)并不是隨意進(jìn)行假定條件的，而是在在詳細(xì)數(shù)據(jù)的支撐下，對(duì)現(xiàn)階段的一些情況進(jìn)行調(diào)查后的結(jié)果。
另一方面，假定情況與實(shí)際情況具有非常密切的聯(lián)系，部分假定情況在實(shí)際的工作和生活當(dāng)中，發(fā)生過(guò)很多次，利用假定的情況能夠?qū)θ蘸蟮膶?shí)際運(yùn)用產(chǎn)生較大的積極影響。
在本文中，假定情況如下：首先，TCP連接的目的端容量足夠大，瓶頸存在于網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)。
其次，TCP流量控制僅僅考慮網(wǎng)絡(luò)過(guò)載的因素，這樣一來(lái)在處理相關(guān)問(wèn)題的時(shí)候，就會(huì)體現(xiàn)出較強(qiáng)的針對(duì)性。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的問(wèn)題和其他行業(yè)有所不同，針對(duì)性非常的強(qiáng)，多數(shù)情況下，一個(gè)指令只會(huì)有一個(gè)功能。
第三，目的端一收到分組就立刻向源端發(fā)送確認(rèn)信號(hào)，一定要確保在第一時(shí)間發(fā)送，否則時(shí)間上的遲疑，很有可能導(dǎo)致整體工作成果達(dá)不到一個(gè)理想的效果。
第四，TCP窗口及緩沖隊(duì)列長(zhǎng)度以分組為計(jì)量單位，最重要的一點(diǎn)就是，所有的分組都要具有相同的長(zhǎng)度。
采用這種方式，可以幫助進(jìn)行分組比對(duì)，從而進(jìn)行其他的工作。
TCP的窗口調(diào)節(jié)機(jī)制主要是基于和式增加積式減小算法，對(duì)某一對(duì)TCP連接，在護(hù)理了TCP的傳輸超時(shí)機(jī)制以后，AIMD算法的TCP流量窗口控制機(jī)制可以通過(guò)如下的公式來(lái)表達(dá)： 在整個(gè)公式當(dāng)中，W(t)表示的是TCP擁塞窗口的大小;q(t)表示的是緩沖隊(duì)列的長(zhǎng)度;C表示的是緩沖輸出速率;P表示的是分組標(biāo)記或者是丟棄的概率;表示的是RTT，并且，tT為不包含緩沖排隊(duì)時(shí)間的往返時(shí)間。
從以上的闡述當(dāng)中，我們可以清楚的看到，TCP流量AQM數(shù)學(xué)模型對(duì)基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制具有較大的積極影響。
另一方面，由于數(shù)學(xué)模型的精準(zhǔn)度較高，并且能夠在很大程度上對(duì)整體工作起到促進(jìn)作用，因此在日后的工作中，還需要對(duì)其進(jìn)行一定的深化和加強(qiáng)，相對(duì)的，基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制也能夠得到一個(gè)較為積極的成果。
4 AQM的P--RED算法
基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制工作，在實(shí)際的研究當(dāng)中，單單依靠數(shù)學(xué)模型，并沒(méi)有辦法達(dá)到一個(gè)特別好的效果。
現(xiàn)階段的社會(huì)進(jìn)程較快，部分人群對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提出了一些非同尋常的要求，無(wú)論是軍方的科研，還是太空的某項(xiàng)研究，都需要在原來(lái)的成果上進(jìn)一步努力。
基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制的很多研究雖然在理論上可行，但是實(shí)際的情況具有很強(qiáng)的變動(dòng)性，因此在未來(lái)的工作中，我們還需要對(duì)AQM的P--RED算法進(jìn)行一定的研究，只有這樣才能保證在日后的科研工作中，獲得一個(gè)較為前沿的成果。
4.1 RED算法
對(duì)于RED算法來(lái)說(shuō)，是一種典型的AQM控制算法，這種算法主要是根據(jù)緩沖器中的分組隊(duì)列長(zhǎng)度來(lái)推測(cè)網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度。
從客觀的角度來(lái)說(shuō)，RED算法能夠較為全面的工作，由于它是通過(guò)緩沖器當(dāng)中的分組隊(duì)列長(zhǎng)度進(jìn)行推測(cè)網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，因此較為符合現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展。
隨著網(wǎng)民數(shù)量的不斷增多，RED算法的部分功能很有可能滿(mǎn)足不了需求，并且在龐大的數(shù)據(jù)壓力下，RED算法的一些處理方式也有可能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。
但是，科研人員在應(yīng)用RED算法的時(shí)候，就已經(jīng)預(yù)見(jiàn)了未來(lái)的部分情況，因此現(xiàn)階段的RED算法在原來(lái)的基礎(chǔ)上，以一個(gè)與隊(duì)列長(zhǎng)度成正比的概率P來(lái)標(biāo)記或者丟棄進(jìn)入緩沖器的分組。
從應(yīng)用RED算法的情況來(lái)看，這種算法并不是特別的復(fù)雜，相對(duì)于一些較為復(fù)雜的算法，RED算法的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并且可以廣泛的使用。
但是，RED算法具有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，那就是不能克服RTT的影響，并且在調(diào)節(jié)參數(shù)的選擇上也是一個(gè)較為棘手的問(wèn)題。
4.2 P--RED算法
控制理論當(dāng)中的Smith補(bǔ)償原理是克服大純時(shí)延影響的有效手段，本文認(rèn)為，要想充分解決RED算法當(dāng)中的一些棘手問(wèn)題，必須與上述的原理相結(jié)合。
將補(bǔ)償原理與RED算法結(jié)合之后，提出了具有預(yù)測(cè)能力的P--RED算法。
新提出的P--RED算法，能夠有效的克服時(shí)延RTT對(duì)AQM控制產(chǎn)生的不利影響。
P--RED原理框圖如圖2：
從以上的闡述來(lái)看，R--RED算法在原有的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了大量的優(yōu)化工作，同時(shí)很多的問(wèn)題都能夠在P--RED算法當(dāng)中找到合理的解決方法。
相對(duì)來(lái)說(shuō)，基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制需要在算法上進(jìn)行一定的優(yōu)化，雖然現(xiàn)階段的算法能夠在很大程度上滿(mǎn)足人們的需求，但是未來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須更加高效、處理能力更強(qiáng)。
算法作為一個(gè)較為基礎(chǔ)的部分，其問(wèn)題必須徹底解決。
利用以上的P--RED礦圖原理相信可以得到一個(gè)較好的效果。
另一方面，在詳細(xì)的分析礦圖原理之后，我們得出了以下結(jié)論：如果說(shuō)，那么P--RED AQM控制器的輸入比就會(huì)超前時(shí)間τ，導(dǎo)致其控制輸出P也相應(yīng)的超前了τ。
綜上所述，本文提出的P--RED算法具有一定的預(yù)測(cè)控制能力，在很大程度上可以較好的補(bǔ)償大時(shí)延RTT所帶來(lái)的一系列不利影響。
P--RED算法雖然在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的強(qiáng)化，但是對(duì)于現(xiàn)階段的發(fā)展來(lái)說(shuō)，P--RED算法的部分環(huán)節(jié)還是需要進(jìn)一步的去優(yōu)化，提高精度，不僅僅是補(bǔ)償大時(shí)延RTT所帶來(lái)的不利影響，而是要徹底解決這一不利影響，這樣才能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用發(fā)展中，做出較大的貢獻(xiàn)。
5 仿真結(jié)果
基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制在現(xiàn)階段的研究當(dāng)中，已經(jīng)獲得了一定的成果，將這些成果應(yīng)用到實(shí)際的生活和工作以后，取得了預(yù)想的積極效果。
但是，未來(lái)的研究不法依然不能停止，否則很有可能造成現(xiàn)有的研究停滯不前。
針對(duì)基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制研究的特殊性，本文進(jìn)行一定的仿真結(jié)果闡述。
通過(guò)相關(guān)的仿真結(jié)果，能夠從中分析出那些方面有所不足以及重點(diǎn)需要加強(qiáng)的部分，從而對(duì)未來(lái)的工作進(jìn)行一個(gè)有效的指導(dǎo)。
5.1 比較動(dòng)態(tài)的響應(yīng)
控制TCP連接RTT的預(yù)估值與實(shí)際對(duì)應(yīng)的數(shù)值相等，都設(shè)定在50ms，另一方面，將k設(shè)置為0.01/packet，同時(shí)比較在P--RED、RED、Tail--Drop算法的控制，以及q(t)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
上述的比較方法是一種較為常用的比較方法，并且在很大程度上具有局限性。
為了保證比對(duì)結(jié)果的正確性，還要改變k值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)k=0.02packet的時(shí)候，在P--RED以及RED算法控制對(duì)q(t)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行一定的比對(duì)。
經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和研究，科研人員得出了以下結(jié)論：首先，增益會(huì)不斷的提高，RED算法的振幅逐漸加大;其次，由于局限在k數(shù)值的范圍以?xún)?nèi)，P--RED算法的控制性能較佳。
在未來(lái)的工作中，k數(shù)值會(huì)有不同的變化，如果單純的控制在某一個(gè)范圍之內(nèi)，很有可能導(dǎo)致計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的局限性增大，因此需要通過(guò)模擬不同的k數(shù)值，能夠在很大的程度上，讓基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制得到一個(gè)較好的結(jié)果。
5.2 比較魯棒性
基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制研究工作，在很多的方面都需要進(jìn)行一定的努力。
仿真結(jié)果分析并不局限于上述的方面，還需要比較魯棒性。
本文認(rèn)為，傳輸往返的時(shí)間會(huì)發(fā)生一定的改變，若是k=0.01/packet時(shí)，RTT的實(shí)際數(shù)值為25ms，是在控制下預(yù)估數(shù)值的0.5倍，若RTT的實(shí)際數(shù)值是75ms，實(shí)際數(shù)值仍然為25ms，控制下的預(yù)估值則為1.5倍。
兩者進(jìn)行比較，結(jié)果顯示：P-RED算法在TCP連接RTT存在較大的預(yù)估值誤差的情況下，輸出響應(yīng)仍然存在較小的波動(dòng)，能夠迅速的收斂在平衡狀態(tài)下，顯示出P-RED算法具備良好的魯棒性。
所以，基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制研究工作不僅非�？尚�，而且在很大程度上具有實(shí)踐意義，能夠?yàn)閷?lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，產(chǎn)生較大的積極影響。
6 總結(jié)
本文就基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制進(jìn)行了一定的闡述，從現(xiàn)有的情況來(lái)看，此項(xiàng)工作還需要進(jìn)一步提高，并且徹底解決其中的問(wèn)題。
今后的工作重點(diǎn)在于，要對(duì)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行一定的研究，通過(guò)相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，能夠幫助基于P-RED算法的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制研究工作更好的進(jìn)行。
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