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随着社会的飞速发展,越来越多的信息交互需要通过互联网来承载。目前,互联网传输的数据已经从以前的文本数据转变成多样化的类型如语言、视频、文本等。另一方面网络拓扑结构从以前的有线网络向着有线、无线、卫星等综合的拓扑结构。所以现在多样化的数据类型和网络拓扑结构对互联网技术提出了更高的要求。
近些年来,网络拥塞和数据冲突问题增多,逐步引起可人们关注。网络拥塞问题已经成为了一个急需解决的问题。为了解决相关的网络问题,有相当多的人都试图扩展互联网的体系结构。更多、更合理的控制管理机制对现在的网络稳定运行将是至关重要的。网络拥塞控制的最基本目的就是防止网络运行时出现拥塞崩溃现象,使网络运行在最佳状态,同时能够保证一定的网络服务业务的公平性。
网络拥塞控制研究已经成为近些年来的研究重点。一种可靠、稳定的拥塞控制算法提出是网络拥塞控制领域的研究热点和难点。由于早期的拥塞控制算法的设计是凭借观察来发现问题和设计解决方案,凭借着仿真环境验证来达到目的,这样提出的算法在一定程度上限制了拥塞控制技术的发展。目前控制理论、优化理论、动力学、神经网络等技术被运用到拥塞控制算法设计中,这些方法利用严格和严谨的数学模型来描述一个简单的通信环境模型,并在此基础上对拥塞算法的稳定性、效率进行分析和评估,这样在一定程度上扩展了解决网络拥塞的方法,但是由于网络的复杂性,这些理论分析方法仍受到一定程度的限制。网络拥塞控制技术致力于解决目前逐渐趋于严重的网络拥塞问题。现在面向在TCP端和网络端两个方面对拥塞控制算法机制、拥塞控制过程、拥塞恢复等相关问题进行深入分析,希望能够从中提出改进算法机制、优化拥塞控制过程等各种方法来减轻网络拥塞问题对目前网络造成的危害。网络环境中的拥塞源于网络资源和网络流量分布的不均衡性和突发性,而且网络中的拥塞问题的解决不是单纯的依靠网络的处理能力的提高。拥塞控制实施的分布性和互联网的数据流量的突发性,使得设计合理的拥塞管理算法具有很高的难度。目前,人们已经在网络拥塞控制领域做了大量的研究,并取得一定的成绩,但是网络拥塞问题仍没得到很好的解决。
拥塞控制机制已经在互联网中发挥了很大的作用,但是由于网络中的拥塞来源与网络资源和流量的不均匀性,以及用户需求的逐步增加,拥塞问题还会在互联网中长期存在。虽然拥塞控制领域的研究工作已经取得了很大的进展,但是更合理、更完善的拥塞控制的发展还是存在很大的研究空间。
本文介绍网络拥塞的具体含义、网络拥塞的危害、网络拥塞控制的目的和意义。同时详细地介绍了基于窗口的TCP拥塞控制的滑动窗口协议,TCP的工作原理,以及它的四种调控算法;另一方面了解了路由器的队列拥塞控制策略,介绍了队列管理和队列调度机制以及队列管理中的被动队列管理和主动队列管理。认真地分析和研究基于队列的RED算法的实现机制,RED算法的特性,以及存在的些问题。同时也介绍了针对RED存在问题,而提出的ARED、FRED、SRED等算法机制,虽然都有了一定的改进,但是在解决RED参数设置问题上还是存在缺陷,有待进一步的研究。针对RED算法存在的一些问题,提出了参数由设置初值变成一定区间范围值的改进算法思想来克服RED参数设置的敏感性问题。最后在NS2网络模拟器中建立模型,仿真,并比较其性能。本文所提出的改进的RED算法在网络性能上比RED算法有了明显的改善。