夏爱民,刘 栋,张 帆

(1.南开大学信息技术科学学院,天津300071;2.中国电子设备系统工程公司研究所,北京100141;3.北京航天指挥控制中心,北京100094)

0 引言

近年来,互联网应用呈爆炸式发展,极大地改变了人们的生活方式。不过海量的网络应用带来了非常严重的网络拥塞问题[1-3]。现有的TCP拥塞控制思路、方法和技术在多目标的不同环境中更是面临着挑战。在TCP行为研究及协议设计中,如何得到较好的仿真结果是一个非常迫切的问题。不过现有的建模方法大多是在协议层面的研究,而不是对实际传输的网络情况进行研究。利用着色Petri网(Colored Petri Net,CPN)[4-6]建立TCP传输协议的拥塞控制模型是有效的解决途径之一。通过对模拟结果的分析,说明了该模型能够有效地刻画TCP的拥塞控制特性,从而指导拥塞避免算法的设计。

1 建模仿真

选择时间着色Petri网(Timed CPN,TCPN)来对TCP系统拥塞控制相关行为,包括窗口、延时和缓存等进行描述,拥塞窗口严格按照AIMD变化。此外,为简化分析,假设在发生拥塞时源端始终采用慢启动而不会采用避免阶段算法。

1.1 协议建模

变量的定义参考文献[4]。位置名的含义如下:S表示数据发送源端;Span表示数据发送端的发送间隔;I表示到达瓶颈路由器;B表示瓶颈路由器缓存;W表示等待队列;Wait表示位于等待队列中的数据包的发送间隔;M和R分别表示正在服务的数据包和接收端。另外,变迁名T1T6分别代表数据从源端发送为M发出的数据包贴上不同的时间标签、数据从路由器发送为W等待队列的数据包打上时间标签、数据包丢失、回复Ack、进入路由器以及离开路由器。……