計算機網絡實驗 TCP NewReno與SACK 運行機制對比分析

實驗二、TCPNewReno與SACK運行機制對比分析實驗目的:學習TCP的擁塞控制機制并了解TCPNewReno和TCPSACK協(xié)議的運行機制以及它們各自的特點。實驗環(huán)境：Ubuntu+NS22.35實驗內容：分別作出Reno、NewReno、SACK這3個TCP版本的仿真圖，并根據圖形對它們的運行機制進行對比分析。實驗步驟：接下來的實驗要觀察Reno、NewReno、SACK這3個TCP版本仿真實驗的網絡結構圖：實驗網絡拓撲結構和鏈路參數(shù)配置(FTP代表端施加恒定的流CBR)FTPsource麗SinkR1TCL程序代碼(參見附錄lab12.tcl)執(zhí)行方法和結果($為shell的提示符號)3.1觀察Reno版本的congestionwindow的變化情況：R1Tahoe算法是TCP的早期版本。它的核心思想是：讓cwnd以指數(shù)增長方式迅速逼進可用信道容量，然后慢慢接近均衡。Tahoe包括3個基本的擁塞控制算法：“慢啟動”、“擁塞避免”和“快速重傳”。慢啟動：避免了連接建立時突發(fā)數(shù)據流對網絡的沖擊。初始設置cwnd為1，并按指數(shù)型方式增長，直至cwnd超過ssthresh。當cwnd>=ssthresh時，Tahoe進入擁塞避免階段。擁塞避免：限制傳輸過程中無限制的速率增長，避免由此可能導致的擁塞。cwnd以線性方式增長。如果發(fā)生超時或者連續(xù)收到3個重復ACK，Tahoe認為發(fā)生了擁塞。對于超時，置ssthresh為當前擁塞窗口的一半，cwnd=1，轉入慢啟動。如果收到3個連續(xù)ACK，則Tahoe進入快速重傳階段?？焖僦貍鳎焊鶕?個重復的應答報文來判斷丟包，減少了超時重傳的發(fā)生，加快了源端對擁塞的響應，使得擁塞能快速消除。立即重傳丟失的分組，同時置ssthresh為當前擁塞窗口的一半，cwnd=1，轉入慢啟動。Tahoe算法存在著不足之處：在收到3個重復ACK或在超時的情況下，Tahoe置cwnd為

1,然后進入慢啟動階段。這一方面會引起網絡的激烈振蕩，另一方面大大降低了網絡的利用率。在這個例子里，我們將隊列的大小設為15個封包。粗略估計，當路徑上的封包超過16.4個時，就會開始掉包?，F(xiàn)在傳送端很容易會因為傳送得太快而產生多封包遺失，這種情形在TCPTahoe/Reno中很容易導致Timeout發(fā)生。$nslab12.tclReno結果為：Onpath:16.44packetsaveragethroughput:924.8kbps使用averagethroughput:924.8kbps使用gnuplot觀察cwnd的變化值：SStartxwin.bat$gnuplotGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>settitlexlabelylabel“Reno”“time”“cwnd”terminalgifoutput“cwnd-Reno.gif”Gnuplot>plot“cwnd-Reno.tr”withlinespoints你可以選擇在命令行中一步一步執(zhí)行得出結果，也可以創(chuàng)建一個文檔，將代碼拷入到文檔中，然后通過Gnuplot這個文檔得到結果。之后打開cwnd-Reno.gif圖片如圖1所示：cwnd-Reno.giFDash主頁640x480像素8.5KB100%012345678910timeReno640x480像素8.5KB100%012345678910timeReno1020第2張，共6張為了觀察R0到R1之間這條鏈路的使用情形，在lab12.tcl腳本中還使用了awk程序來記錄title"Reno”xlabel"time”ylabel"queuelength”terminalgifoutput"queue_length_Reno.gif”queue_length_Reno.gif"下一張Qra4)))22：27{>Dash主頁Hi1614121086title"Reno”xlabel"time”ylabel"queuelength”terminalgifoutput"queue_length_Reno.gif”queue_length_Reno.gif"下一張Qra4)))22：27{>Dash主頁Hi16141210864Reno"queue_length-Reno.tr"2-oIVTI—I—I—I—I—I—I—I—I—012345678910time64。*480像素11.7KB100%Gnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>plot"queue_length_Reno.tr”withlinespoints1settitle"Reno”setxlabel"time”setylabel"queuelength”setterminalgifsetoutput"queue_length_Reno.gifplot"queue_length_Reno.tr”withlinespoints1圖23.2觀察NewReno版本的congestionwindow的變化情況：NewReno是修改自Reno的TCP版本。這個版本中主要修改了TCPReno的Fast-Recovery算法。NewReno在收到PartialACK時，并不會立刻結束Fast-Recovery，相反，NewReno的傳送端會持續(xù)地重送PartialACK之后的封包，直到將所有遺失的封包重送后才會結束Fast-recovery，這使得NewReno的傳送端在網絡有大量封包遺失時不需等待Timeout就能更正此錯誤，減少大量封包遺失對傳輸效果所造成的影響。NewReno大約每一個RTT時間可重送一個遺失的封包，在Fast-recovery階段，若允許的話，傳送端可以繼續(xù)送出新的封包，

以增加Link的使用率。$nslab12.tclNewreno結果為：Onpath:16.44packetsaveragethroughput:947.2kbps使用gnuplot觀察cwnd的變化值：SStartxwin.bat$gnuplotGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>settitlexlabelylabel“NewReno”“time”“cwnd”terminalgifoutput“cwnd-NewReno.gif”Gnuplot>plot“cwnd-NewReno.tr”withlinespoints1之后打開cwnd-NewReno.gif圖片如圖3所示：15NewRenopi。012345678910time105640?480^^8.7KB100%第1張，共6張使用gnuplot將文件queue_length-Newreno.tr圖形化，得到圖4：queue_length_NewReno.giF姓<上一張>下一張QS0?L--l—'5L而一<l)n2NewRenoII642081L_1IHU-1910640*480像素12.1KB100%time3.3觀察SACK版本的congestionwindow的變化情況:$nslab12.tclSack結果為：Onpath:16.44packetsaveragethroughput:944.0kbps使用gnuplot觀察cwnd的變化值：$Startxwin.bat$gnuplotGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>setGnuplot>settitlexlabelylabel“Sack”“time”“cwnd”terminalgifoutput“cwnd-Sack.gif”Gnuplot>plot“cwnd-Sack.tr”withlinespoints1之后打開cwnd-Sack.gif圖片如圖5所示:Firefox"cwnd-Sack.tr"10Sack網絡瀏覽器2015012345678910time第3張，共6張|g^1^640^480^^第3張，共6張使用gnuplot將文件queue_length-Sack.tr圖形化，得到圖6：圖像(I)潟輯(日查看(V)轉到(G)幫助(H)<上一張>下一張0oo@CLibnSack"queue_length-Sack.tr"第6張，共6張640x480像素第6張，共6張實驗中的問題實驗中，先安裝VMwareWorkstation虛擬機，然后再虛擬機中創(chuàng)建一個Ubuntu操作系統(tǒng)，在創(chuàng)建Ubuntu系統(tǒng)過程中，系統(tǒng)在下載數(shù)據包時，有時發(fā)生系統(tǒng)崩潰，導致要重新安裝，安裝成功后，在Ubuntu系統(tǒng)中安裝ns2，因為是第一次安裝，所以先在網上找了一份安裝的文檔，在安裝ns2前，首先要安裝開發(fā)工具VMwareTools，然后還要安裝一些必要的包和編譯器，具體的步驟如下所示：一、VMwareTools安裝二、安裝開發(fā)包和gcc編譯器更新ubuntu系統(tǒng)文件安裝gcc,g++編譯環(huán)境安裝GCC編譯器組件更改gcc和g++的默認版本為4.6.安裝XWindows的開發(fā)包安裝tk和tcl環(huán)境安裝庫文件安裝圖形庫三、開始安裝NS2.35軟件下載解壓NS2.35軟件安裝NS2.35軟件設置全局路徑變量四、驗證（調試NS2.35軟件）驗證ns命令調試NS2.35軟件3.安裝NAM更新NS2軟件安裝交互式繪圖工具五、NS2.35仿真測試在對虛擬機進行設置時，只有安裝好VMwareTools，才能進行文件夾共享。在寫代碼的時候，發(fā)現(xiàn)plot“cwnd-Sack.tr”withlinespoints1中的1，在執(zhí)行gnuplot時，無法生成gif,當我就把1去掉后，就生成了gif,但是具體為什么也不太清楚。在做lab1