● 摘要
随着互联网技术的高速发展，人们对于网络的需求和依赖变得越来越强，对网络性能的要求也越来越高，而伴随着如此爆炸式的增长所带来的是越来越严重的拥塞问题,以拥塞链路和可用带宽不稳定最常见，其原因是人们无法准确的掌握拥塞链路的状态并进行有效的控制。因此，为了更有效的防止传输路径上拥塞现象的发生，本文设计并实现了一种基于缓冲区调整的拥塞控制策略。本文的基于缓冲区调整的拥塞控制策略是在不改变TCP/IP协议结构的基础上，根据对当前网络状况的探测反馈做出对缓冲区大小的调整，避免网络出现拥塞状况。首先确定瓶颈链路位置，然后测量该瓶颈链路的可用带宽，最后根据测量结果计算出应调整的缓冲区大小。其中最重要的两个因素是确定瓶颈链路的位置和测量该链路的可用带宽，这是调整缓冲区的基础，因此，本文主要完成了如下工作：(1) 瓶颈链路定位算法。本文首先给出一种只需要发送端参与的循环探测数据包链的方法，通过使用该方法探测到传输路径上各路由节点的吞吐率相对应的间隙值，然后对间隙值进行平滑处理，用动态规划的方法构造阶梯函数，通过对多次探测得到的阶梯点序列进行排序，得到该传输路径上的瓶颈链路，并且根据该算法实现了一个基于Linux下的瓶颈链路定位工具：pathblock。(2) 可用带宽测量算法。首先通过证明单向延迟变化率与数据发送率和可用带宽的关系，给出一个不断逼近可用带宽的数据发送率的迭代公式。然后，提出一种类似二分查找的迭代测量方法，通过循环比较发送方的探测数据流发送率与当前可用带宽的大小关系，调整探测数据流发送率，最终根据多个数据流的探测结果，给出可用带宽的测量值，并且根据该算法实现了一个基于Linux下的端到端可用带宽测量工具：pathtest。(3) 缓冲区调整策略。本文通过综合考虑数据流分类、带宽最低利用率和最大丢包率限制与缓冲区大小的关系，在应用(1)和(2)的算法基础上，提出一个缓冲区调整的策略，该策略根据目标数据流的数目不同，给出了基于可用带宽和丢包率等参数的缓冲区大小表达式，能够实现TCP/IP的拥塞控制。(4) 最后，通过NS2仿真实验验证了本文缓冲区调整策略的有效性，并在实际网络环境中对pathblock和pathtest进行了测试。