基于主动队列管理的拥塞控制算法的研究-计算机应用技术专业论文.docx

摘要主动队列管理(Active 摘要 主动队列管理(Active Queue Management，AQM)技术是IETF(Internet Engineering Task Force)推荐的基于路由器拥塞控制的关键技术。到目前为止已经出现了数十种主 动队列管理算法。作为AQM算法的代表，随机早期检测(Random Early Detection，RED) 算法被广泛地关注和研究。但是近期的大量研究表明RED算法存在公平性问题，它无法 有效处理不响应拥塞通知的连接，而这样的连接经常会挤占大量的网络带宽，导致各种 连接不公平地共享带宽；此外，它对网络的参数设置和运行状况比较敏感，会出现节点 队列大幅振荡、吞吐量降低、时延增加等网络不稳定现象。本文针对AQM算法在公平性 方面存在的问题进行了改进。 本文首先介绍了拥塞控制算法的国内外研究现状，及现今的拥塞控制算法中存在的 问题。阐述了拥塞、拥塞崩溃及拥塞控制的定义，分析拥塞形成的原因。重点针对拥塞 控制算法中主动队列管理算法的公平性问题进行研究。具体分析以下五种算法：RED、 FRED(Flow Random Early Detection)、CHOKe(Choose and Keep for responsive flows Choose and Kill for unresponsive flows)、CSFQ(Core—stateless Fair Queue)、 AFD(Approximate Fair Dropping)。后四种算法实现公平性的方法各不相同，实现公平 的程度也不一样。由于RED算法本身不具有公平性，本文使用它作为没有公平性保证的 参照。本文从理论上对上述算法进行了分析，结合仿真实验，在不同的网络环境下对这 些算法的公平性能进行了比较。 本文重点研究主动队列管理算法中的CHOKe算法，针对CHOKe算法对非适应流的惩罚 力度不够，不能够很好地实现带宽的公平分配这一问题进行了深入研究。在此基础上本 文提出了一种改进的基于丢弃优先级的W-CHOKe算法，并对W—CHOKe算法的实现进行了仿 真实验。通过Linux下的网络仿真软件NS-2网络模拟器在同样拓扑结构的网络和链 路、带宽、信息源等环境下对现有的三种CHOKe算法和W—CHOKe算法进行了仿真实验，来 检测新算法的实现并对比四种算法性能。结果给出了w—CHOKe算法有效地控制了非适应 流大量的挤占带宽，改进了CHOKe算法的性能。 本文由六部分组成，第一章介绍了研究背景和意义；第二章介绍了拥塞控制的基本 概念、队列管理算法的分类及主动队列管理算法的公平性问题：第三章介绍了五种典型 的主动队列管理算法，并结合NS-2上实验比较上述算法的公平性能；第四章针对CHOKe 算法的缺陷作了分析并提出改进的W-CHOKe算法，并对算法进行仿真实验。最后，第五 章对本文的研究内容作了总结，并提出了进一步的研究方向。 关键词：主动队列管理公平性带宽TCP流UDP流 AbstractActive Abstract Active Queue Management is a key technic of congestion control based on Routers recommended by Interact Engineering Task Force．Up to now,there are already a few number of Active Queue Management arithmetics．Random Early Detection arithmetic is the representation of Active Queue Management algorithms，it is widely attented and studied by people．But the newly large number of researches indicates that there is some fairness problem with the Random Early Detection algorithm．It can’t deal with the flows which don’t answer to congestion informs effectively．In addition，it is comparatively sensitive to the parameters and running status of the network．There will be node—queue surging， throughput—reducing and d