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研究生:鄭捷文
研究生(外文):Cheng, Chieh-Wen
論文名稱:網路傳輸控制協定流量穩定性之研究
指導教授:唐啟儀唐啟儀引用關係
指導教授(外文):Tang, Chi-Yi
口試委員:鍾健雄陳宗煦楊棋堡陳善泰
口試委員(外文):Chung, Chien-HsiungChen, Tsung-HsuYang, Chi-PaoChen, Shan-Tai
口試日期:2011/05/20
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學理工學院
系所名稱:資訊科學碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:45
中文關鍵詞:網路傳輸協定TCP Reno流量平穩壅塞控制
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隨著網際網路技術的蓬勃發展,網路的頻寬已由早期的2Mbps增加為100Mbps甚至更高,傳輸流量相對的也越來越多,在多媒體傳輸上訴求良好的傳輸品質,在面對流量尖峰時刻,傳輸量將超過頻寬的上限,造成網路壅塞,傳輸效能下降,甚至會導致封包遺失。
目前網路上TCP(Transmission Control Protocol)使用的版本為Reno,TCP的壅塞控制運作機制包含兩個階段:Slow Start、Congestion Avoidance及Fast Retransmission、Fast Recovery、Timeout Retransmmission等機制。對於TCP Reno演算法在Congestion Avoidance階段,由於壅塞視窗增減的幅度變化過大,使得流量不穩定,封包遺失率也較高。如何根據網路壅塞的狀況去調整壅塞視窗的大小以降低封包遺失率,並提升流量的穩定性,為本論文探討的主要議題。
本論文針對網路傳輸控制協定的流量穩定性做改進,提出一個以TCP Reno為基礎而改良的Smooth Congestion Avoidance (SCA)演算法,改善原本TCP Reno的Congestion Avoidance階段壅塞視窗變化過大之問題,經實驗證明SCA演算法將封包遺失率降低了12%,且網路整體傳輸量明顯的提升了23%,增加網路流量的穩定性,減少因為壅塞視窗大幅度的震盪所造成效能變差的情況。

With the rapid development of Internet technology, network bandwidth has been increased from 2Mbps to 100Mbps or even higher, and the transmission traffic has become larger and larger. The multimedia transmission needs the network with good transmission quality. In the face of rush hour, the transmission traffic will exceed the upper limit of bandwidth, causing network congestion, transmission performance degradation, or even packet loss.
Currently, the TCP (Transmission Control Protocol) version used in the network is TCP Reno. In the TCP Reno, the congestion control operation consists of two phases: Slow Start and Congestion Avoidance, which includes Fast Retransmission, Fast Recovery and Timeout Retransmission mechanisms. In the algorithm for Congestion Avoidance phase, because the change magnitude for increasing or decreasing the congestion window is too large, the transmission traffic becomes instable, and then the packet loss rate increases. How to adjust the size of congestion window in accordance with network congestion conditions to reduce the packet loss rate and to improve the traffic stability becomes an important issue.
To improve the stability of network traffic, a modified TCP Reno algorithm, called Smooth Congestion Avoidance (SCA) algorithm, is proposed to improve the problem of too large changes of congestion window in the original TCP Reno's Congestion Avoidance phase. The experimental results showed that the SCA algorithm can reduce the packet loss rate and increase the total network throughput by 12% and 23%, respectively. Meanwhile the stability of network traffic increase and the network performance deterioration caused by the fluctuation of congestion window is improved.

目錄

誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
1. 緒論 1
1.1. 研究動機 1
1.2. 研究目的 3
1.3. 研究架構 4
2. 背景知識與相關文獻探討 5
2.1. OSI之傳輸層簡介 5
2.2. TCP/IP 概論 8
2.3. TCP傳輸控制協定 9
2.3.1. TCP區段結構 10
2.3.2. 可靠的資料傳輸 11
2.3.3. 流量控制 13
2.3.4. 連線管理 14
2.4. TCP 壅塞控制機制 14
2.4.1. 端點到端點壅塞控制 15
2.4.2. 網路協助的壅塞控制 18
2.4.3. TCP Reno 18
2.4.4. TCP New Reno 23
2.4.5. TCP Vegas 24
2.5. TCP提升效能相關研究 25
3. 研究方法 27
3.1. 問題定義 27
3.2. 設計構想 27
3.3. SCA運作流程 29
4. 模擬環境與實驗 31
4.1. 實驗概要 31
4.2. SCA與Reno壅塞避免階段的比較 32
4.2.1. 實驗環境說明 32
4.2.2. 實驗結果與分析 32
4.3. SCA與Reno的穩定性 33
4.3.1. 實驗環境說明 33
4.3.2. 實驗結果與分析 34
4.4. SCA的公平性 36
4.4.1. 實驗環境說明 36
4.4.2. 實驗結果與分析 37
5. 結論與未來研究方向 40
5.1. 結論 40
5.2. 未來研究方向 41
參考文獻 42
自傳 45

參考文獻

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