淺談ad hoc網(wǎng)絡(luò)中tcp協(xié)議的性能改進(jìn)研究

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1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文AdHoc網(wǎng)絡(luò)中TCP協(xié)議的性能改進(jìn)研究姓名：徐慧林申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教師：吳世忠20070127摘要傳統(tǒng)傳輸控制協(xié)議(TransmissionControlProtocol,TCP)協(xié)議假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)分組丟失完全是由網(wǎng)絡(luò)擁塞引起的，而在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中除此之外，還存在路由變化、信道錯(cuò)誤和鏈路中斷等因素引起的分組丟失。當(dāng)出現(xiàn)上述非擁塞因素丟失分組時(shí)，傳統(tǒng)TCP將錯(cuò)誤地啟動(dòng)擁塞控制操作從而造成TCP性能下降。針對(duì)傳統(tǒng)TCP協(xié)議在AdHoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中遇到的問(wèn)題，提出了一種新的端到端TCP改進(jìn)方案TCP-END（TCP-EndNodeDetectio

2、n）。它不需要中間節(jié)點(diǎn)的反饋，而是根據(jù)TCP自身的端到端特性，通過(guò)接收端和發(fā)送端的充分合作對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，避免發(fā)送端對(duì)非擁塞的網(wǎng)絡(luò)故障啟動(dòng)擁塞控制操作。TCP-END將網(wǎng)絡(luò)異常狀態(tài)分為暫時(shí)性網(wǎng)絡(luò)故障：即路由變化和暫時(shí)性信道錯(cuò)誤；持續(xù)性網(wǎng)絡(luò)故障：即鏈路中斷、持續(xù)性信道錯(cuò)誤和網(wǎng)絡(luò)擁塞。TCP-END通過(guò)監(jiān)控分組亂序交付事件來(lái)檢測(cè)路由變化的發(fā)生。而鏈路中斷也是路由變化的一種形式，因此通過(guò)監(jiān)控路由變化期間發(fā)送方超時(shí)的次數(shù)就可以檢測(cè)鏈路中斷。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)擁塞的檢測(cè)是通過(guò)IDD（InterDelayDifference）聯(lián)合RTT（RoundTripTime）來(lái)判斷。如果分組丟失時(shí)既沒(méi)有檢測(cè)到路由變

3、化也沒(méi)有檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)擁塞，那么就可以判定發(fā)生了暫時(shí)性信道錯(cuò)誤。如果在暫時(shí)性信道錯(cuò)誤期間發(fā)送方連續(xù)超時(shí)，就可以判定發(fā)生了持續(xù)性信道錯(cuò)誤。TCP-END中暫時(shí)性網(wǎng)絡(luò)故障的響應(yīng)機(jī)制是讓發(fā)送方連續(xù)發(fā)送兩個(gè)探測(cè)分組，由于暫時(shí)性網(wǎng)絡(luò)故障通?？梢栽诙唐诨謴?fù)，發(fā)送方會(huì)很快收到應(yīng)答分組而進(jìn)入TCP正常狀態(tài)。對(duì)于非擁塞持續(xù)性網(wǎng)絡(luò)故障，TCP-END的響應(yīng)機(jī)制是讓發(fā)送方周期性地發(fā)送探測(cè)分組直到網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)。在NS2模擬器上實(shí)現(xiàn)并測(cè)試TCP-END改進(jìn)方案。結(jié)果表明，TCP-END能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)異常進(jìn)行較為準(zhǔn)確的識(shí)別，避免了不必要的擁塞控制操作，提高了TCP性能。關(guān)鍵詞：AdHoc網(wǎng)絡(luò)，TCP，端到端方案，性能改進(jìn)IAbst

4、ractTraditionalTransmissionControlProtocol(TCP)assumesthatallpacketlossesareduetocongestion.However,inAdHocnetworks,packetlossesareduetoroutechanges,channelerrorandlinkbreakageaswellascongestion.Thosenon-congestionpacketlossescausepoorTCPperformancesincetraditionalTCPtriggersunnecessarycongestionco

5、ntrolmechanism.AccordingtotheproblemscausedbytraditionalTCPinAdHocnetwork,webringforwardanewEnd-to-EndTCPimprovingschemecalledTCP-END(TCP-EndNodeDetection).BasedonthepropertiesofEnd-to-End,TCP-END,reliedonthecooperationofsenderandreceiverratherthanthefeedbackoftheintermediatenodes,detectsthenetwork

6、anomalies.TCP-ENDclassifiesnetworkanomaliesintotwoclasses,short-termnetworkanomaliessuchasroutechangesandtemporarychannelerror,andlong-termnetworkanomaliessuchaslinkbreakage,durativechannelerrorandcongestion.TCP-ENDmonitorsthepacketsout-of-orderdeliverytodetectroutechanges.Sincelinkbreakageisalsoon

7、ekindofroutechanges,linkbreakageisidentifiedbymeansofcountingtheretransmissiontimeoutexpiresofsenderduringtheroutechangesphase.Twometricsareusedtodetectcongestion,IDD(InterDelayDifference)andRTT(RoundTripTi