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本文主要研究基于下一代网络的模块化的传输控制协议。基于这种协议的应用具有大规模、多媒体、实时性、交互式、异构性等特点。现有的传输控制协议存在以下不足:1)当前分布式应用的趋势是扩展成包含离散媒体(如文本和图形)和连续媒体(如音频和视频)的综合媒体,而这些媒体数据单元流的传输并不恒定;2)难以同时满足大规模交互式应用提出的高可伸缩性、支持多个并发数据源的要求;3)没有实现对TCP友好的拥塞控制,这样很容易对网络造成很大范围损害;4)对服务能力和服务质量配置的缺陷。
针对上述问题,本文提出了基于下一代网络的模块化传输控制协议MTCP (Modularized Transmission Control Protocol)。MTCP的主要特点包括:1)将原始的TCP模块化为一组协议对象,每个对象封装了协议的一部分功能,包括:连接管理模块,负责管理TCP连接的建立、维护和关闭;输入及输出模块,完成数据发送和接收的功能;流量和拥塞控制模块,管理流量控制的接收发送窗口,完成对TCP的拥塞控制;定时及计算模块,维护重传定时器、保持激活定时器、延迟确认定时器等,进行RTT计算;输入状态处理模块,接收发送数据段时TCP状态机的处理。2)对TCP原有的拥塞控制算法进行改进。深入分析了传统慢启动阶段的延迟响应、初始小窗口策略对TCP慢启动时间、吞吐量等性能方面的负面影响,针对乱序包和延迟包引起的重传以及不必要的超时重传使得拥塞窗口减小等问题,采用可以提高TCP实时性和吞吐量的动态延迟定时器,初始慢启动窗口和快速确认策略以及撤销拥塞窗口减小操作等策略对传统拥塞控制算法进行改进,提高了协议的实时性,减小了对吞吐量的影响。3)可扩展的编程接口。针对原有的BSD Sockets,做了多方面的扩展,包括面向对象的设计、基于消息的服务数据传递、支持多点服务、以及添加新的套接字等功能,更适合支持具有多媒体或服务配置能力的通信系统。
基于Internet的协同工作系统中的实时会议是典型的大规模交互式应用。我们在MTCP基础上开发了网络多媒体会议软件,它具有协同Web浏览、白板、现场音频、视频等功能,支持网上实时会议,它的应用必将促进传统会议模式的革新。