TCP-AQM拥塞控制机制的稳定性—时间域方法

文章讨论了TCP-AQM拥塞控制机制的稳定性问题。基于一类为人熟知的TCP非线性模型,我们利用现代控制理论解决了若干网络拥塞控制中的控制器的参数设计问题。文章首先讨论了一类典型的时滞系统,并从此出发,给出了设计在存在网络传输延迟、负载水平变化的情况下的多种控制器的参数设计准则。我们还展望了网络拥塞问题的随机时滞模型。

低速率拒绝服务攻击研究综述

低速率拒绝服务攻击是近年来提出的一类新型攻击,其不同于传统洪泛式DoS攻击,主要是利用端系统或网络中常见的自适应机制所存在的安全漏洞,通过低速率周期性攻击流,以更高的攻击效率对受害者进行破坏且不易被发现。LDoS攻击自提出以来便得到了研究者们的充分重视,其攻击特征分析与检测防范方法逐渐成为网络安全领域的一个重要研究课题。首先对目前已提出的各种LDoS攻击方式进行了分类描述和建模,并在NS2平台上进行了实验验证,接着对LDoS攻击的检测防范难点进行了讨论并对已有的各种检测防范方案进行了小结,最后指出了有待进一步研究的几个问题,以期为今后此类攻击检测防范研究工作提供参考。

Internet拥塞控制研究的最新进展分析与展望

总结分析了TCP层IP层以及拥塞控制非线性动力学方面的最新进展,同时也给出了热点的研究方向。

低速率拒绝服务攻击研究与进展综述

低速率拒绝服务攻击是新型的拒绝服务攻击,对Internet的安全造成严重的潜在威胁,引起众多研究者的兴趣和重视,成为网络安全领域的重要研究课题之一.自2003年以来,研究者先后刻画了Shrew攻击、降质攻击、脉冲拒绝服务攻击和分布式拒绝服务攻击等多种低速率拒绝服务攻击方式,并提出了相应的检测防范方法.从不同角度对这种新型攻击的基本机理和攻击方法进行了深入的研究;对TCP拥塞控制机制进行了安全性分析,探讨了引起安全问题的原因;对现有的各种各样的LDoS攻击防范和检测方案,从多个方面进行了分类总结和分析评价;最后总结了当前研究中出现的问题,并展望了未来研究发展的趋势,希望能为该领域的研究者提供一些有益的启示.

基于PID控制器的TCP主动队列管理

运用反馈控制理论分析了TCP模型的稳定性能,并设计PID控制器以提高该系统的稳定性,采用OP NET对带PID控制器的TCP拥塞控制系统进行了仿真。仿真结果表明,PID控制器比传统的RED具有更快的响应速度、更小的队列长度波动和更大的链路利用率。

带有输入饱和的TCP/AQM网络系统事件触发控制

研究了具有用户数据报协议(user datagram protocol, UDP)数据流干扰和不确定项的TCP/AQM网络拥塞控制问题.首先考虑由丢包率范围而导致的输入饱和的问题,从而对丢包率进行限制.其次,利用模糊逼近的方法处理系统中的干扰和不确定项.为节约网络资源,引入事件触发机制,结合输入饱和、模糊逼近以及Backstepping技术,提出了一种主动队列管理算法,不仅可以使队列长度跟踪到期望队列长度,而且减少了触发次数,节约了网络资源.最后,仿真验证和分析表明了所提方法的有效性和优越性.

基于事件触发的TCP网络滑模控制

针对存在不确定参数和UDP流干扰的TCP网络拥塞问题,提出了一种基于事件触发的TCP网络滑模控制策略.通过利用全局滑模控制方法,使整个系统的响应过程都具有鲁棒性,在此基础上引入事件触发机制,在保证系统状态稳定的同时,节约了网络资源.通过李雅普诺夫理论证明了TCP网络闭环系统里的所有信号是有界的,同时也有效地避免了Zeno现象.仿真结果表明了所提控制方法的有效性.

基于路由器反馈拥塞控制机制的研究

随着网络的不断发展,传统的TCP拥塞控制机制已经不能很好地适应现有的网络环境;文中在分析了不同反馈信息的价值的基础上提出了一种新的基于路由器反馈的拥塞控制机制RSCP,部署方便,不需要额外包头;该机制创造性地提出了信号包的方法与路由器交换信息,并以公平带宽和公平剩余带宽为反馈信息,在以公平带宽为基点的基础上根据公平剩余带宽的变化调整发送速率,同时采用快速启动机制使连接能够快速达到公平带宽;仿真实验证明RSCP在单瓶颈网络中能取得高利用率、低队列长度和零丢包以及良好的收敛性能。

具有时滞网络系统的滑模控制

针对TCP(传输控制协议)网络的拥塞控制问题,采用滑模控制理论提出了一种新的主动队列管理算法.考虑到网络中同时具有状态时滞和输入时滞的线性TCP动态系统,首先利用特殊变换将原不确定时滞系统转化为无时滞系统.在新的坐标下,设计了一个最优的滑动模面,而且所选择的控制律能够有效抑制路由器中队列长度的振荡,实现准确的跟踪.仿真结果进一步证实了该控制策略的可行性.

保证TCP友好流公平性的拥塞控制算法

针对非TCP友好流不遵守拥塞控制协议、易抢占TCP友好流带宽的不公平性,提出一种保证TCP友好流公平性的拥塞控制算法,设计保证TCP友好流传输公平性的AQM控制器。分析非TCP友好流的传输特点,估计出其传输流量的最大值。在设计控制器时将非TCP友好流考虑成等价干扰,并在线估计其传输带宽从而限定其最大带宽。设计控制律时利用不确定项的等价干扰方法,以抵消网络不确定性的影响,具有较好的鲁棒性。仿真结果表明,该算法能有效地保证TCP友好流传输带宽的公平性。

基于模糊滑模控制的主动队列管理算法

针对动态网络的拥塞问题,提出一种主动队列管理(AQM)算法·该算法基于模糊滑模控制器(FSMC)设计,适合于动态网络流量的变化·模糊控制的加入,缩短了到达时间,改善了滑模控制的抖振现象·对于TCP/IP网络中存在的网络模型的不确定性、网络参数的时变性以及非TCP适应流所引起的网络抖动,该算法具有很强的鲁棒性·仿真结果表明该方法可以使队列长度快速收敛到设定值,同时维持较小的队列振荡,尤其是在网络条件变化的情况下,该算法优于传统的PI控制、模糊控制和传统的滑模控制·

基于优化理论的拥塞控制模型(F,G,U)的研究

Internet业务量的剧增,使得网络拥塞已经成为一个十分重要的问题.如何对拥塞控制进行优化也就变成当前研究的热点和难点.(F,G,U)模型给出了TCP/IP拥塞控制技术的对偶模型,它利用优化理论分析拥塞控制算法,结合源端和网络端算法提高了用户的效用函数,达到拥塞控制的目的.

具有输入时滞记忆补偿的变结构AQM控制器

定义一种丢包响应时间(LPRT)概念,提出一种充分利用拥塞链路历史信息的迭代学习方法来估计LPRT,根据LPRT修改了常用的TCP/AQM动态模型,并将该模型线性化,设计了一个带有输入时滞补偿的变结构控制器,以确保滑动模态的存在,并克服了在滑动模态下输入时滞及不确定性的影响.模拟结果证实了所提出的方案的效率和稳定性.

基于QPID-AVQ的组播拥塞控制机制

针对现有多媒体组播拥塞控制协议的不足,提出基于QPID虚拟队列管理的组播拥塞控制机制QPID-MCC。QPID-MCC在瓶颈路由器中采用QPID-AVQ队列管理策略,结合显式拥塞指示(ECN),按照一定的概率标记新到分组。接收端依据标记概率计算期望的TCP友好速率。发送端依据接收端的反馈信息并结合多媒体的最小带宽需求调整发送速率。仿真结果表明,QPID-MCC具有平滑稳定的发送速率、较好的公平性和较快的拥塞响应速度,并能满足最小带宽要求,保证多媒体业务的服务质量。

复杂拓扑下UDP流对TCP流影响的分析

随着Internet的发展,UDP数据流日益增大,而传统的主动拥塞控制不能很好地处理UDP流。本文通过计算机首先模拟了在瓶颈网络和传统的RED算法下UDP流和TCP流共存的情况,然后又模拟了在复杂拓扑下主动管理算法的稳定性,说明了无拥塞控制的UDP数据流同TCP流共享带宽时的不公平性,并通过分析TCP的端到端流量控制机制指出了产生不公平的原因,讨论了解决该问题的方法。

双路由TCP/AQM网络系统的逆推控制器设计

研究了双路由TCP/AQM网络系统的拥塞控制问题。基于单路由TCP/AQM网络系统窗口模型,构建了遵循“优先选择,随机转移”数据包传输规则的双路由TCP/AQM网络系统模型。经过一类状态变换,得到了具有下三角形式的非线性系统状态空间模型。采用逆推设计方法,提出了针对双路由网络系统的主动队列管理拥塞控制算法。设计了使TCP/AQM网络系统渐近稳定的状态反馈控制器。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。

网络系统的不确定自适应滑模控制

针对TCP网络的拥塞控制问题,采用滑模控制理论提出了一种新的主动队列管理算法。考虑到网络系统不确定性上界很难获得,根据改进的李亚普诺夫函数,提出了一种简单的自适应律以适应系统的不确定的上界,并根据此自适应律设计了一个滑模控制器。所设计的控制器既保证了滑动模态的存在和系统的渐进稳定性,又较好地抑制了系统不确定带来的影响。仿真结果表明该方法的有效性。

基于BFGS方法的拥塞速率控制算法

针对TCP/AQM对偶性模型采用梯度投影方法调整链路价格收敛速度慢的问题,使用具有更快收敛速度的BFGS方法来进行链路价格的计算,提出一种基于BFGS方法的拥塞速率控制算法。仿真结果证明,利用BFGS方法所设计拥塞速率控制算法具有更快的收敛速度,算法性能优于其它算法。

状态无关主动队列管理算法博弈的Nash均衡

状态无关的主动队列管理算法处理分组时不区分分组所在的流的信息,因此在Internet中,它易于设计和部署。文中通过数学分析和仿真方法研究AQM博弈和Nash均衡存在性。假设业务流是Poisson分布的且用户可自由修改发送速率,因而有结论:Drop Tail、RED不能获得Nash均衡,CHOKe可以获得近似Nash均衡。依据判定条件,推导出一种与状态无关且具有效率的Nash均衡AQM算法。

多层网TCP-RED非线性流体模型的高效网络拥塞控制

提出了一种多层网络拥塞控制方法,该方法基于流体模型的微分方程设计多层网络拥塞控制.此外,该方法利用流体模型的稳定性保证网络性能参数的均值在多层网络环境及大数据流的情况下向平衡点收敛,同时也有效限制了AQM参数的设置.理论分析和仿真结果证明了这种网络拥塞控制方法能在多层网络中避免拥塞,并当网络出现大数据流时,该多层AQM系统能充分利用网络带宽及保持路由器队列长度的相对稳定.