[发明专利]基于随机回退的TCP拥塞窗口的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)拥塞窗口随机回退的控制方法。

背景技术

TCP通过“慢启动”、“拥塞避免”、“快速重传”、“快速恢复”4个算法设置不同的参数来实现不同TCP拥塞控制，就是和式增加积式减少(AIMD，additive increase multiplicative decrease)，TCP根据拥塞窗口来调整发送速度。瓶颈节点中最常用的队列管理策略是“弃尾”(Drop Tail)，即随着缓冲区的溢出而丢包，是一种被动队列管理机制。“弃尾”的缺陷包括数据流的全局同步，缓冲区队列长度振荡以及持续队满造成的延迟较大等。当一个基于TCP协议的发送端检测到连续三个重复应答(ACK)或包的重传计时器超时，都进行重传，然后发送端减小发送窗口，进入慢启动或拥塞避免等拥塞控制阶段。这会立刻降低发送端的发送速率，以便减轻路由器拥塞。此后，发送端会逐渐将发送窗口恢复至拥塞发生前的大小。当多个相同控制方法的TCP都产生丢包时，它们都要减少自身发送速率，由于相同算法的TCP都按相同的系数减少发送速率，会造成路由器从拥塞状态进入低利用率状态，当探测到路由器空闲时，各发送端又增大发送速率，路由器又进入拥塞状态，如此往复，产生了“全局同步”问题。“全局同步”导致链路带宽的利用率下降，造成网络资源浪费。

发明内容

本发明的目的所要解决的问题就是为在网络发生拥塞时，TCP能按随机数调整拥塞窗口，缓和全局同步，提高网络资源的利用率，提出一种基于随机回退的TCP拥塞窗口的控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明只改变TCP拥塞控制过程中“快速重传”阶段的拥塞窗口减小机制和“拥塞避免”时的拥塞窗口增加机制，其余部分不涉及。

当瓶颈节点拥塞时，每个TCP各自计算一个[0，1]范围内的随机数，然后每个TCP按照各自计算的随机数减少自己的拥塞窗口，这样有的TCP拥塞窗口减少的多，而有的TCP拥塞窗口减少的少，每个TCP的发送速度减少不一致，避免瓶颈节点的发送速度减少过多而导致效率下降；在拥塞避免阶段，每个TCP各自计算一个[0，1]范围内的随机数，然后每个TCP按照各自计算的随机数增加自己的拥塞窗口，有的TCP拥塞窗口增加的多，而有的TCP拥塞窗口增加的少，这样每个TCP的发送速度增加不一致，这样防止发送速度过快地增长，有效延迟下次拥塞发生的时间和平缓拥塞窗口的波动。

对于每一个运行的TCP来说，具体包括如下步骤：

(1)按照当前拥塞窗口发送数据；

(2)收到应答信号，判断是否新数据包应答，如果是则到第(3)步，如果否则到第(6)步；

(3)判断数据是否发送完，如果是到第(9)步，如果否到第(4)步；

(4)判断TCP当前拥塞窗口是否大于等于慢启动阈值，也就是判断是否在拥塞避免阶段，如果是则到第(5)步，如果否则到第(8)；

(5)则将其拥塞窗口的增加量设置为R(e，f)*1/Cwnd，R(e，f)表示为e到f之间的随机数，其中0≤e≤f≤1，Cwnd为当前的拥塞窗口，然后到第(1)步；

(6)则判断是否第3个非新数据包应答，也就是判断是否第3个重复应答，如果是则到第(7)步，如果否则到第(8)步；

(7)则其将其拥塞窗口的减少量设置为R(c，d)*Cwnd，Cwnd表示当前拥塞窗口，R(c，d)表示为c到d之间的随机数，其中0≤c≤d≤1，然后到第(1)步；

(8)TCP其它过程处理，不在本发明范围内，然后到第(1)步；

(9)该次发送结束。

TCP如果都按同样的量减少或增加拥塞窗口，必然会导致“全局同步”，在TCP都按照同样的量减少拥塞窗口时，经常会使瓶颈节点的发送速度下降到0，导致瓶颈节点空闲，利用率下降。因此，如果每个TCP随机减少拥塞窗口，会使瓶颈节点的发送速度下降到0的次数减少，从而提高网络的传输效率。

本发明通过随机调整TCP拥塞窗口，不需要TCP发送端的进行复杂的计算和带宽预测，减缓了TCP全局同步，提高了网络带宽的利用率，适合在现有的Internet上使用。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明方法进行测试的网络拓扑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

在本发明的实例中，c，d，e，f取值为：c＝0.2，d＝0.55，e＝0.38，f＝1.0。