tcp协议论文(TCp/ip协议)

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一种改善TCP 公平性的算法1 章淼，吴建平，徐恪(清华大学 计算机科学与技术系，北京 100084)收稿日期：2002-11-04基金项目：国家自然科学基金资助项目（69725003, 90104002, 60203025）作者简介：章淼（1976-），男（汉），浙江，博士研究生。E-mail: zm@csnet1.cs.tsinghua.edu.cn通讯联系人：徐恪，讲师。E-mail: xuke@csnet1.cs.tsinghua.edu.cn文 摘: 传输控制协议(TCP)是目前在Internet 上使用最广泛的传输协议。理论和试验表明TCP 连接在一些情况下是不公平的，这些情况包括多拥塞网关、不同的往返延迟和不同报文大小等。该文提出一种“显式公平控制”(EFC)算法来解决这个问题，其主要思想是通过在网关和端系统都增加机制来单独进行公平控制。在TCP 的报文头中增加一个“速率标签”来携带目前的发送速率，网关可以使用报文头中的这个信息对报文区别对待。试验结果表明EFC算法可以有效的改善TCP 连接的公平性。该文还讨论了如何在Internet 中逐步使用EFC 算法。关键词：传输控制协议(TCP)；公平性；拥塞控制中图分类号: TP393传输控制协议(TCP)是目前Internet 中主要使用的传输协议。TCP 的一些设计特性使得TCP 连接在一些环境中无法达到公平。TCP 中使用的AIMD算法[1]在反馈延迟不同的情况下无法达到一个公平的平衡点。TCP 使用的“二值反馈”机制在多拥塞网关的环境下也可以导致不公平的出现。研究表明，一个经过多个拥塞网关的连接只能得到非常低的吞吐量[2]。Floyd 提出“Constant-Rate”(CR)窗口增加算法[2]来改善TCP 连接在不同往返延迟(RTT)环境下的公平性。每个连接增大窗口的量为a ´RTT ，其中a 是一个常数。New-ECN[3]在改善公平性方面也使用了类似的思路。CR 和New-ECN 算法都只修改端系统，这使得它们很容易在实际网络中使用，但都无法解决多拥塞网关环境中的不公平问题。Fair queue[4]和FRED[5]通过在网关中增加机制来改善公平性。它们不需要改变端系统的算法，但在实现上需要使用“单流信息”，在算法的扩展性上存在问题。本文提出一个“显式公平控制”算法(EFC:Explicit Fairness Control)来改善TCP 的公平性。其主要思想是：通过在端系统和网关中都增加机制来单独进行公平控制。在TCP 报文头中增加一个“速率标签”(Rate-Tag)来表明TCP 连接当前的发送速率；网关根据发送速率的不同对报文进行区别对待。在算法的设计中，尽量对当前的体系结构只做简单的修改，从而使EFC 算法可以在Internet 中逐步推广使用。1 背景图1 显示了一个多拥塞网关的典型拓扑结构，其中拥塞的网关为1a, 2a, ⋯, na。假设pi 是在网关ia 处的报文丢失概率，那么连接0 的丢失概率为：Õ== - -nii P p10 1 (1 ) .如果假设p p p p n = = ...= = 1 2 ，而且p 的值很小，那么：P =1- (1- p) n » np 0 . (1)由于连接0 和其它连接相比经历更多的报文丢失，在其它条件相同的情况下它的性能要比其它连接更差。在实际网络中，一个经过多拥塞网关的连接很有可能经历更大的传播延迟(propagationdelay)和排队延迟(queuing delay)，这样它的性能会进一步降低。在TCP 建模方面的研究为更加准确的评价不同往返延迟和多拥塞网关对TCP 公平性的影响提供了条件。TCP 的一个速率公式为[6]：S 1a 1b 2a 2b na nb 0S1 S2 Sn01 2 nD1 D2 DnD0图1 网络拓扑12) (1 32 )83(332 p p 2ptpRsTRTO + += , (2)其中：T 是TCP 的发送速率，s 是报文大小，R 是往返延迟，p 是稳定状态下的丢失概率，tRTO 是TCP重传时钟的值。式(2)给出了发送速率的上限。当p很小时，式(2)可以简化为：32 pRsT = . (3)如果2 个连接具有同样的报文大小和丢失概率，但有不同的往返延迟R0 和R1，它们的吞吐量关系为：0110RRTT= . (4)对于多拥塞网关，如果使用式(1)，并且不考虑往返延迟的差别，图1 中连接1 和连接0 吞吐量的比值为n 。式(3)还揭示了报文大小对于TCP 公平性的影响。对于两个往返延迟和报文丢失率相同的连接，如果它们的报文大小不同，它们的吞吐量之间也是不公平的，并且有以下关系：1010ssTT= , (5)其中s0 和s1 分别是两个连接的报文大小。2 EFC 算法的设计EFC 算法有两个主要设计特点。第一，在网关中使用了单独的公平控制机制。由网关计算所有通过网关连接的“公平份额”。如果一个连接的发送速率超过“公平份额”，就使用某种拥塞控制机制(如Adaptive RED[7])对这个连接的报文进行处理；如果发送速率低于“公平份额”，这个连接的报文将不受任何影响的转发。第二，网关通过报文中携带的“速率标签”来获得每个连接的发送速率。通过在报文中携带速率信息，可以避免在网关中保存“单流信息”，从而使算法具有很好的可扩展性。2.1 端系统的机制为实现EFC 算法，只需要在TCP 的发送端进行简单的修改，在TCP 的接收端不需要任何修改。在TCP 的发送端，当发送一个报文时，在报文头中携带一个“速率标签”来表示连接当前的发送速率。在拥塞避免阶段，TCP 连接的速率由拥塞窗口的大小(Wcwnd)和往返延迟大小(R)来决定。Rate-Tag的值为：V = Wcwnd / R.在Rate-Tag 的计算中，有两点需要注意。首先，拥塞窗口大小可以报文或者以字节为单位。如果以字节为单位，报文大小不同的TCP 连接之间的公平性也可以得到改善。其次，EFC 算法的性能依赖于RTT 测量的准确性。目前TCP 的实现中，RTT 的测量精度大约为100ms，这个测量精度还比较粗糙。提高RTT 测量的精度会增加系统的处理开销，在实现中需要在处理开销和公平性的要求之间进行权衡。在使用EFC 算法时，应该使用“显式拥塞通知”(ECN)[8]作为拥塞的反馈信号。如果把报文丢失作为反馈信号，丢失报文中的速率信息将不能到达下游的网关，从而影响下游网关“公平份额”计算的准确性。2.2 网关的机制图2 显示了网关处的EFC 算法。当一个报文到达时，网关从报文头的Rate-Tag 中获得连接的发送速率，然后使用EWMA(Exponential WeightedMoving Average)方法计算得到发送速率的平均值。同时，网关使用Adaptive RED 计算得到报文的标记概率Prob。如果报文中携带的发送速率大于计算得到的平均速率，就以概率Prob 标记报文；否则，收到的报文将不受影响的转发。在我们的实现中，wr 被设定为和wq 相同的值（wq 是Adaptive RED 中计算平均队列长度使用的权重）。EFC 算法只用于改善公平性，它必须和其它以效率为目标的网关机制共同工作。目前EFC 算法已应用于一种“主动队列管理算法”(AQM:Active Queue Management)－Adaptive RED 中。EFC 算法也可以和其它AQM 算法一起工作。for each packet arrivalcalculate average rate avg_rate:avg_rate = avg_rate * (1 – wr) + rate * wrif (rate > avg_rate)with probability Prob:mark the arriving packetelse // rate £ avg_rateno actionSaved Variables:avg_rate: average sending rate of all TCP connectionsFixed Parameters:wr: weight used in calculating avg_rateOther:rate: sending rate in the Rate-TagProb: marking probability calculated by Adaptive RED图2 网关处的EFC 算法33 模拟验证使用ns-2 模拟验证EFC 算法的性能。修改了TCP Reno 的代码，使TCP 的报头中包含Rate-Tag。试验比较了使用EFC算法和不使用EFC算法的结果。使用Fairness Index [1]衡量试验达到的公平性。Fairness Index 的定义为( )( )( ) 22åå =iin xxF x .3.1 试验1使用图1 的拓扑结构验证EFC 算法在多拥塞网关环境下的性能。每个链路的带宽为16Mb/s，报文大小为1kB。在拥塞网关处使用了AdaptiveRED 算法，并按文[7]推荐的值来设定参数。使用了10 个拥塞网关。从Si到Di (i = 0, 1, …, 10)各建立20 个TCP 连接。这些连接在0s 时启动，在200s时关闭。为了减少RTT 不同对试验结果的影响，将从Si 到Di 的延迟都设为63ms。统计S0 到D0 的吞吐量(T0)和从S1 到D1 的吞吐量(T1)，并计算在网关1a 的Fairness Index 值(F)。表1 总结了试验1 的结果。在不使用EFC 算法时，T0 不到T1 的1/6。从式(1)得到，对n 个拥塞网关来说吞吐量的比例大约是n 。从S0 到D0 所经历的更长的排队延迟使这个比例变的更大。在使用EFC算法后，TCP 连接的公平性得到明显改善，FairnessIndex 的值从0.648 增长到0.948。3.2 试验2试验2 用于验证EFC算法在不同RTT 情况下的性能。试验的拓扑结构如图3 所示，链路的带宽为16Mb/s。在网关R1 处使用了Adaptive RED，其参数设置和试验1 相同。从Si到Di (i = 0, 1)各建立20 个TCP 连接。从S0到D0 的延迟设定为50ms，从S1 到D1 的延迟设定为150ms。试验2 的结果总结在表2 中。在不使用EFC算法时，试验结果和式(4)的结论很一致，吞吐量和RTT 的值成反比。使用EFC 算法后，TCP 连接的公平性得到改善，Fairness Index 的值从0.825 增长到0.960。3.3 试验3试验3 用于验证EFC 算法在不同报文大小情况下的性能。使用图3 所示的拓扑，从Si 到Di 的延迟设为50ms。从Si 到Di (i = 0, 1)各建立20 个TCP 连接。从S0 到D0 的连接其报文大小设定为0.5kB，从S1 到D1 的连接其报文大小设定为1.5kB。表3 反映了试验3 的结果，其中吞吐量以字节为单位统计。在不使用EFC 算法时，吞吐量和报文的大小成正比。在使用EFC 算法后，TCP 的公平性得到改善，Fairness Index 的值从0.803 增长到0.986。4 EFC 算法的过渡机制由于EFC 算法对目前的网络体系结构没有进行重大的修改，它可以逐步在网络中推广使用。我们可以将EFC 的基本算法进行扩展，用于处理包含Rate-Tag 报文和不包含Rate-Tag 报文的混合流量。这个扩展算法如图4 所示。包含Rate-Tag 的报文使用EFC 算法处理，在计算平均速率只针对包含Rate-Tag 的报文进行。对于不包含Rate-Tag的报文按照概率Prob´ k 标记，k 的取值在0 和1之间。通过引入k 来改善包含Rate-Tag 的连接和不包含Rate-Tag 的连接之间的公平性。如果不包含Rate-Tag 的连接也按照概率Prob 标记，那么从总体上，它们的标记概率将大于包含Rate-Tag 的连接。但是，k 的取值是一个问题。图5 显示了在稳定状态下TCP 拥塞窗口的变化。TCP 的拥塞窗口R1 R2S0S1D0D1图3 网络拓扑2表1 试验1分类 T0/pkt T1/pkt F不使用EFC 51492 339217 0.648使用EFC 146854 237111 0.948表2 试验2分类 T0/pkt T1/pkt F不使用EFC 289411 107093 0.825使用EFC 237111 146854 0.960表3 试验3分类 T0/MB T1/MB F不使用EFC 100.655 298.684 0.802使用EFC 176.094 223.776 0.986for each packet arrivalif packet has Rate-Tagprocess the packet with Rate-Tag algorithmelse // no Rate-Tagwith probability Prob´ k:mark the arriving packetFixed Parameters:k: coefficient for adjusting marking probability; 0< k <1Other:Prob: marking probability calculated by Adaptive RED图4 EFC 算法的过渡机制4在W 和W/2 之间振荡，平均的窗口大小是43W。假设T 是窗口变化的周期，在一个周期内，拥塞窗口大于43W 时发送的报文个数为：W W T WTN = ´ ´ + = ´167)43(2 211在一个周期内发送的总报文个数为：W T WWN = ´T ´ + = ´43)2(21假设网关的报文标记概率为p ，那么对于使用Rate-Tag 的连接，总的报文标记概率为：p p pNNp 0.6127'= 1 = »从上面的分析可以得到，k 的取值约为0.6。然而，试验结果显示，k 的取值应该更大。下面，通过试验进一步确定k 的取值。再次使用图3 所示的拓扑结构。从S0 到D0，创建20 个包含Rate-Tag 的TCP 连接。从S1 到D1，创建20 个不包含Rate-Tag 的TCP 连接。在网关R1 处使用图4 中的算法，对k = 0.6, 0.7, …, 1.0 的情况分别进行了试验，试验结果如表4 所示。k 的取值在0.7 和0.9 之间时，公平性的指标较好。进一步考虑，包含Rate-Tag 的连接最好可以获得更多的带宽，这样将鼓励用户使用EFC 算法。目前我们选择k = 0.8。5 总结本文在拥塞控制算法的公平性方面进行了研究，提出一种算法EFC来改善TCP 连接的公平性。EFC 算法通过在端系统和网关中增加机制来单独进行公平性的控制。EFC 算法在TCP 报文头中增加“速率标签”，网关可以根据这个信息使连接速率收敛到“公平份额”。试验结果表明，EFC 算法在多拥塞网关、不同RTT 和不同报文大小的情况下都可以改善TCP 连接的公平性。本文还讨论了如何在Internet 中逐步推广使用EFC 算法，并提出一种过渡机制来处理包含Rate-Tag 和不包含Rate-Tag 报文的混合流量。参 考 文 献 (References)[1] Chiu D, Jain R. Analysis of the increase and decreasealgorithms for congestion avoidance in computernetworks[J]. Computer Networks and ISDN Systems,1989, 17(1): 1-14.[2] Floyd S. Connections with multiple congested gatewaysin packet-switched networks part 1: one-way traffic[J].Computer Communication Review, 1991, 21(5): 30-47.[3] Hamann T, Walrand J. A new fair window algorithm forECN capable TCP (new-ECN)[A]. Sidi M. Proceedingsof INFOCOM'2000[C]. Tel Avlv, Israel: IEEECommunications Society, 2000. 1528-1536.[4] Demers A, Keshav S, Shenker S. Analysis andsimulation of a fair queueing algorithm[J].Internetworking: Research and Experience, 1990, 1(1):3-26.[5] Lin D, Morris R. Dynamics of random early detection[J].ACM Computer Communication Review, 1997, 27(4):127-137.[6] Padhye J, Firoiu V, Towsley D, et al. Modeling TCPthroughput: a simple model and its empiricalvalidation[J]. ACM Computer Communication Review,1998, 28(4): 303-314.[7] Floyd S, Gummadi R, Shenker S. Adaptive RED: AnAlgorithm for Increasing the Robustness of RED’sActive Queue Management[EB/OL].http://www.icir.org/floyd/papers/adaptiveRed.pdf,August 2001.[8] Floyd S. TCP and explicit congestion notification[J].ACM Computer Communication Review, 1994, 24(5):10-23.表4k T0/pkt T1/pkt F0.6 143979 256233 0.9270650.7 169983 230260 0.9778220.8 202740 197397 0.9998220.9 225859 174225 0.9836171.0 256529 143477 0.926031拥塞窗口大小WW/2时间 图5 稳定状态下TCP 拥塞窗口的变化

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