基于BBR的NDN擁塞控制算法

基于BBR的NDN擁塞控制算法基于BBR的NDN擁塞控制算法摘要：傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，擁塞控制是保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵機(jī)制之一。然而，在新一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)NDN（NamedDataNetworking）中，傳統(tǒng)TCP/IP的擁塞控制算法并不適用。本文提出了基于BBR（BottleneckBandwidthandRound-triptime）的NDN擁塞控制算法，該算法通過(guò)主動(dòng)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬和與之相關(guān)的往返時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制，并在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了其有效性。關(guān)鍵詞：BBR；NDN；擁塞控制；網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬；往返時(shí)間1.引言傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，擁塞控制算法被廣泛應(yīng)用于保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。然而，隨著新一代網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)NDN的發(fā)展，傳統(tǒng)的TCP/IP擁塞控制算法并不適用于NDN網(wǎng)絡(luò)。因此，研究和設(shè)計(jì)適用于NDN網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制算法變得非常重要。本文提出了基于BBR的NDN擁塞控制算法。2.相關(guān)工作2.1NDN網(wǎng)絡(luò)NDN是一種基于命名數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，它通過(guò)以數(shù)據(jù)為中心的方式進(jìn)行通信。NDN網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)包的命名比較重要，在路由過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的緩存和共享，提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。2.2BBR算法BBR算法作為一種新的擁塞控制算法，在傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)取得了很好的效果。它通過(guò)測(cè)量網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬和與之相關(guān)的往返時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制，從而提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。3.基于BBR的NDN擁塞控制算法3.1算法原理基于BBR的NDN擁塞控制算法主要包括以下幾個(gè)步驟：（1）網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬的測(cè)量：通過(guò)發(fā)送特定的數(shù)據(jù)包并測(cè)量其傳輸時(shí)間來(lái)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸帶寬。（2）往返時(shí)間的測(cè)量：通過(guò)發(fā)送特定的數(shù)據(jù)包并測(cè)量其往返時(shí)間來(lái)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)中的往返時(shí)間。（3）擁塞窗口的調(diào)整：根據(jù)測(cè)量得到的網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬和往返時(shí)間來(lái)調(diào)整擁塞窗口的大小，從而實(shí)現(xiàn)擁塞控制。3.2算法實(shí)現(xiàn)基于BBR的NDN擁塞控制算法的實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）數(shù)據(jù)包格式的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)適用于NDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包格式，包括共享的數(shù)據(jù)包頭和不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)包。（2）網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬的測(cè)量：在發(fā)送數(shù)據(jù)包前，節(jié)點(diǎn)需要探測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸帶寬。具體方法可以是發(fā)送一系列數(shù)據(jù)包，并測(cè)量其傳輸時(shí)間，從而得到瓶頸帶寬的估計(jì)值。（3）往返時(shí)間的測(cè)量：在發(fā)送數(shù)據(jù)包后，節(jié)點(diǎn)還需要測(cè)量其往返時(shí)間。具體方法是記錄發(fā)送時(shí)間和接收時(shí)間，并計(jì)算其差值。（4）擁塞窗口的調(diào)整：根據(jù)測(cè)量得到的網(wǎng)絡(luò)瓶頸帶寬和往返時(shí)間來(lái)調(diào)整擁塞窗口的大小。具體方法可以是根據(jù)瓶頸帶寬和往返時(shí)間的變化趨勢(shì)來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整擁塞窗口的大小。4.實(shí)驗(yàn)與評(píng)估為了驗(yàn)證基于BBR的NDN擁塞控制算法的有效性，我們進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。4.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境我們使用了自己搭建的NDN網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)環(huán)境包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)中心控制器。4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)基于BBR的NDN擁塞控制算法相比傳統(tǒng)的TCP/IP擁塞控制算法在NDN網(wǎng)絡(luò)中能夠更好地提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。5.結(jié)論與展望本文提出了基于BBR的NDN擁塞控制算法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。未來(lái)的工作可以進(jìn)一步優(yōu)化該算法，并在更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：[1]HaoweiBai,BeichuanZhang,LixiaZhang.CongestionControlforNamedDataNetworkingUsingEstimation-basedGlobalOptimization[J].ProceedingsofIEEEConferenceonComputerCommunications(INFOCOM),2010.[2]Alzubaidi,A.,Ali,I.,&Magableh,M.(2017).Congestioncontrolmechanismsinnameddatanetworking:acomprehensivesurvey.EURASIPJournalonWirelessCommunicationsandNetworking,2017(1),1-19.[3]Cardwell,N.,Cheng,Y.,Dukkipati,N.,Yeganeh,S.H.,&Zhang,M.(2016,August).BBR:Congestion-basedcongestioncontrol.InProceedingsoftheACMSIGCOMM2016Conference(pp.75-88).[4]Ru,T.,Zhou,X.,Luo,J.,&Zeng,G.(2019).Asurveyonco