基于Reno算法的网络流量优化控制技术的改进研究

作     者：周杨 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨晓萍

授予年度：2015年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：TCP 拥塞控制 无线网络 Reno Linux 

摘      要：无线网络具有突出的移动性能以及简便的部署方法等优点，所以被广泛的应用到了各个地方。但是无线网络通常也有着很多缺点，例如较高的误码率、比较低的带宽、较大的时延以及需要频繁地切换和移动等，这些都使无线链路的可靠性变差，于是在无线网络环境下，致使数据传输损耗的原因有很多，已经不再仅限于网络拥塞。 当无线链路可靠性较差时导致的数据传输丢失，其实并不用使用拥塞控制来使发送速率得到降低，这时我们只需要简单的把丢失的数据进行重传就可以了。但是因为传统的TCP协议根本不能区分开是什么原因导致的数据传输丢失，一旦发生数据传输丢失，就会盲目地开始拥塞控制来使发送速率得到降低，最后导致它在无线网络环境下的性能出现非常明显的降低。所以针对无线网络环境存在的特点来进行TCP协议的改进，使它在无线网络下的性能表现得到提升，这已经变成了目前研究的热点。 首先本文简要介绍了无线网络环境，并对无线网络环境存在的问题进行了分析。然后描述了无线TCP研究的特点，总结了目前常见的一些TCP拥塞控制算法，以及目前无线网络研究的几种方案。 接下来，本文在详细分析Reno算法的实现机制和存在问题基础上，提出了一种改进算法Renor，改进算法对丢包的原因进行了有效地区分，并据此对拥塞窗口和慢启动门限进行调整，削弱了传统TCP Reno算法因为不能有效地区分开拥塞导致的丢包和误码造成的丢包，结果盲目的把拥塞窗口进行减半处理，导致的性能下降。 利用NS-2仿真软件对Renor算法设计了一系列的仿真实验，观察算法的性能指标情况，同时与传统的Reno算法、Veno算法进行对比。从一系列的仿真实验结果可以看出，Renor算法可以更加有效地区分数据包传输丢失的原因，使TCP在无线网络中的吞吐量以及链路利用率得到有效地提升，同时能够与Reno算法保持良好的友好性。 最后在实际的网络控制实验平台的Linux系统中以动态插入删除模块的方式添加了提出的Renor算法。通过与Reno算法和Veno算法的对比实验，验证将Renor算法应用到实际的网络控制实验平台中的可行性。 本文主要有如下几点创新工作： （1）改进的TCP Renor算法能够更为有效的区分数据包传输丢失的原因，有效提高TCP在无线网络中的吞吐量等;（2）以内核模块方式在Linux系统中实现Renor算法。 Renor算法不仅可以使链路的利用率得到提升，而且可以与传统的Reno算法保持良好的TCP友好性，更加重要的是，它对协议进行的修改只涉及到了TCP发送端，并没有修改接收端或者中间的路由器等，这样不但实现起来比较简单，成本比较低，而且还具有可以应用到实际网络环境中的可能性。