[发明专利]基于历史连接信息的单边加速FAST TCP改进算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速网络传输控制协议算法改进领域，具体说是一种提高高速

网络传输协议的稳定性、利用率和公平性的基于历史连接信息的单边加速FAST TCP改

进算法。

背景技术

 FAST TCP(Fast Active queue management Scalable Transmission Control Protocol,简称FAST)是针对下一代高速网络提出的一种新型传输控制协议; 在高速网络环境中, 与基于分组丢失作为拥塞反馈信号的其他改进TCP协议相比,FAST协议采用估计的排队延时信息计算FAST连接留在瓶颈链路缓冲区的分组个数,以期望留在瓶颈链路缓冲区分组的个数为平衡点,根据实际留在瓶颈链路缓冲区的分组个数距离平衡点位置的远近,非线性地调整发送窗口大小变化的快慢,不需要网络层中间节点参与, 主动控制留在瓶颈链路缓冲区队列长度,从而主动避免了缓冲区队列溢出和拥塞现象的出现, 取得了更好的稳定性和更充分的瓶颈链路使用效率,其带宽利用率可达90%以上;但其存在如何选择合适的协议参数和难以快速准确估计传播延时这两个公开问题; 正是这两个关键的公开问题阻扰了FAST协议在高速网络进一步应用和推广。

FAST系统主动控制留在瓶颈链路缓冲区队列长度与FAST协议参数                                                和活跃的FAST连接数有关;协议参数指FAST连接期望留在瓶颈链路端缓冲区数据分组个数;目前比较常用的是根据瓶颈链路带宽采用静态映射表选一次性指定协议参数;但随着FAST连接的不断建立, 会不断增大,这些活跃的连接主动控制留在瓶颈链路缓冲区队列长度也会不断增加,当主动控制留在瓶颈链路缓冲区队列长度超过瓶颈链路缓存容量时,就会产生溢出;当出现这种情况时,FAST系统会出现缓存溢出、丢失恢复、突发速率三种状态的循环往复,最终导致严重的报文段丢失和低QoS。

但由于在源端无法获得准确的经过瓶颈链路的FAST连接数和瓶颈链路缓存容量,因此难以选择合适协议参数; Tang A等人提出了在分钟数量级尺度下,根据排队延时和平均丢包速率动态调整调整协议参数策略;该策略把焦点放在协议间的公平而非协议内部公平性上;朱小松提出了根据当前值与预计值间的差值来动态调整参数策略,但该策略没有给出如何选取预计值的方法; Heying Zhang提出了根据目标排队延时动态调整协议参数的AFAST TCP算法,但算法也没有具体给出如何确定目标排队延时的方法;宋丽华注意到单靠FAST在源端是很难解决选择合适协议参数这个公开问题;因此提出了在FAST源端系统上增加一层面向主干瓶颈链路的宏观指导功能,周期性( 如数十秒或数分钟) 地测量网络主干瓶颈链路的瓶颈带宽、往返时延等性能指标, 根据结果推测竞争连接数量, 然后由期望排队长度计算出每个连接分得的冗余包数, 通知相应端系统; 端系统继而更新参数设置;宋丽华改进上述根据测量结果推测竞争连接数量的方法,采用模糊控制技术指导FAST源端选择适当的协议参数;宋丽华进一步将上述方法整理,提出了一种２层结构的传输层解决方案,利用上层的性能服务感知内部网络状态,然后在此基础上形成基于冗余分组的下层控制目标;综上所述,朱小松等人虽提出相应的改进方案,当实际上只是将对协议参数的设置转为对期望值和期望排队延时的设置,没有从根本上解决设置协议参数这个公开问题,并且,由于各连接无法直接通信,各连接无法同步调整协议参数,存在协议参数调整收敛速度慢的问题;宋丽华虽然解决了该公开问题,但需引入外部测量技术等方法,存在部署问题。

FAST连接将源端获得的最小往返延时作为传播延时,因而当网络处于持续拥塞时,即瓶颈链路已存在处于平衡状态下FAST连接时,新建的FAST 连接将难以快速、准确估计传播延时,从而导致新、旧连接长时间表现出严重的不公平性;因此,当网络处于持续拥塞时,如何使新建的FAST 连接快速获得准确的传播延时,从而解决新、旧连接表现出严重的不公平性,也是FAST协议需要解决的关键问题。