[发明专利]基于历史特征的FAST TCP公平性改进算法

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 

传输协议控制系统的基于历史特征的FAST TCP公平性改进算法。

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, FAST连接将在源端估侧的最小往返延时 (Round-Trip Time,简称RTT)作为传播延时,以当前RTT和传播延时之差作为瓶颈链路的排队延时,计算FAST连接实际留在瓶颈链路缓冲区的分组个数；然后,FAST连接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,非线性地调整拥塞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； 

由于FAST连接将源端获得的最小RTT作为传播延时,因而网络中已存在处于平衡状态下旧FAST连接时,新建的FAST连接将获得比实际传播延时更大的传播延时；由于新、旧连接估测到不同的传播延时,在新、旧FAST连接具有相同RTT的情况下,新FAST连接会得到更小的排队延时,从而导致新FAST连接将会获得更多的瓶颈链路带宽,从而使得新、旧连接长时间表现出严重的不公平性；因此,当网络中已存在处于平衡状态下旧FAST连接时,如何使新、旧FAST连接公平分配瓶颈链路带宽,是FAST协议需要解决的关键问题；

谭连生提出一种改进每个FAST连接第一个包排队优先级算法,该算法将每个连接发送的第一个包设置高优先级,使得该包经过瓶颈链路时不需要参与排队直接发送,从而根据第一个包的RTT得到该连接的准确的传播延时；该算法确实能获得准确的传播延时和保证FAST协议的公平性,但存在部署方面的问题； Tony Cui指出了在没有路由器等网络设备的帮助下,短时清空瓶颈链路端缓冲空间的排队队列(以后简称队列)是FAST源端获得准确传播延时的唯一方法；因此提出了对每个新建立的连接,当到达平衡点后采取暂时的回退策略,该算法降低了系统稳定性和利用率； Migule R提出了一种利用源端局部信息准确估计传播延时的改进算法,,但该方法只对新建立一个连接时有效,若同时到达多个新连接,就无法利用局部信息计算旧连接数和瓶颈链路传输流量,无法获得准确的传播延时；并且由于在提高新连接发送速率时,无法同时保证旧连接不发生响应,因而该算法本身也存在一定误差； 陈晓龙提出了一种协同改进FAST 公平性算法,在各FAST连接无法直接通信的情况下,充分利用源端获得的局部信息,协同确定同步回退时钟和最小回退因子,实现短暂同步回退,清空缓冲队列长度,确保快速获得准确的传播延时和FAST协议的公平性；但该算法需要失去一些系统的稳定性,且算法复杂度较高；

综上所述可知,根据FAST协议计算传播延时的方法,目前还没有很好的办法使得新FAST连接能够快速准确估测到和旧连接估测相同的传播延时,但旧连接却是很容易测得和新连接一样的传播延时；只要新连接估测到和旧连接相同的传播延时,新、旧连接就能够公平的分配带宽；因此,为了实现新、旧连接的公平性,本发明提出了一种改进FAST连接计算传播延时的算法；在各连接无法通信的情况下,该改进算法利用新连接建立时旧连接会表现出RTT逐步增大和拥塞窗口逐步变小的特征，当旧连接发现这一特征出现时,表明此时有新连接建立,各旧连接就放弃原来的传播延时,同步计算新的“传播延时”,从而使新、旧连接具有相同的“传播延时”,公平的分配瓶颈链路带宽；

发明内容

针对FAST TCP协议存在的公平性问题，即新建的FAST TCP连接估测的传播延时和已存在的旧FAST TCP连接估测的传播延时不同,因此新、旧连接无法公平的分配瓶颈链路的带宽，提出了一种基于历史特征的FAST TCP公平性改进算法。 

本发明提供的基于历史特征的FAST TCP公平性改进算法，包括如下步骤： 

步骤1:在原有FAST TCP算法基础上定义如下4种状态：

初态：FAST TCP连接建立阶段；

终态：数据传输结束,FAST TCP连接释放；