高级网络实验五实验报告.doc

实验五 TCP仿真(OPNET网络仿真实验）作者： 学号： 一 实验目的仿真TCP协议中用于拥塞控制的四种算法慢开始，拥塞避免，快速重传和快速恢复，比较快速重传和快速恢复（改进后的TCP）对于慢开始和拥塞避免（传统的TCP）的改进效果。二 实验方法参照“Lab_Exercices_Modeler.pdf”的实验4“tcp仿真”，使用网络模拟软件OPNET得到相应的模拟数据。并通过分析实验数据，对拥塞控制的四种算法进行比较，同时也比较快速重传和快速恢复（改进后的TCP）对于慢开始和拥塞避免（传统的TCP）的改进效果。三 实验内容一: 慢开始与拥塞避免算法仿真（一）实验设置1.启动OPNET建立新的工程和场景:在场景中共设置设置一个工作主机（Client_sthlm），一个服务器(server_Pairs)，两个路由器（router_Pairs,router_Sthlm）并通过IP cloud分别将他们连接起来，实现的网络拓扑见图1、图2： 图 1 图 22.要观察的数据进行性能分析时，需要在模拟器运行时记录统计数据。可以选择“DES”菜单下的“Choose Individual Statistics”选项进行设置图3， 图 3（二）实验数据收集 将TCP协议中的慢开始，拥塞避免算法仿真的实验数据作呈现在以下图中，并以图表的形式给出数据：图 4 图 5 慢开始，拥塞避免算法Excel数据生成图（三）实验数据分析 由以上实验数据可知，TCP协议在执行慢开始和拥塞避免算法时，其窗口大小初值很小，但增长很快，呈指数增长，但当超过所设定的最大窗口门限值（ssthresh）时，其窗口大小增长将呈现线性增长，即执行拥塞避免算法。如本例中，在大约1分56s内窗口值增长指数级，从将近2000bytes达到将近70000bytes！尔后当达到门限值之后，开始“加法增大”，即拥塞避免算法！四 实验内容二: 同时使用慢开始与拥塞避免、快速重传和快速恢复算法仿真（一） 实验设置1.启动OPNET建立新的工程和场景: 参照实验内容一的工程场景设置。其中在对server_pairs的属性参数设置如下：图 6 IP cloud 丢包率设置 图 7 开启快重传图 8开启快恢复2.要观察的数据参照实验一的数据设置。（二）实验数据收集 将 TCP协议中的慢开始，拥塞避免、快重传，快恢复算法仿真的实验数据作呈现在以下图中，并以Excel图表的形式给出数据：图9图 10 慢开始，拥塞避免算法Excel数据生成图图11 快重传算法Excel数据导出图图12 快恢复算法Excel数据导出图图 13图14（三）实验数据分析由以上图13、图14实验数据可判断出：在本实验中cwnd的最大值（ssthresh）为65535bytes（见图14 56行）。同时还可得知一个MMS=1460Bytes。图4中AB列表示的是“慢启动与拥塞避免算法”仿真得到的数据；DE列表示的是“快重传与快恢复算法”结合仿真所的的数据，GH列表示的是快重传算法仿真所得数据。 从以上数据可看出当新建TCP连接时，拥塞窗口(cwnd)被初始化2920Bytes=2MMS按cwnd大小发送数据，每收到一个ACK确认，就增加一个数据包发送量，这样慢启动阶段cwnd随RTT呈指数级增长。慢启动采用逐渐增大cwnd的方法。为了防止cwnd的无限制增长引起网络拥塞，cwndssthresh时，使用拥塞避免算法，减缓cwnd的增长速度，其增长速度为每次增加12Bytes。呈线性增长 在快重传（Tahoe）阶段： 如果收到3个连续ACK，则Tahoe进入快速重传阶段。根据3个重复的应答报文来判断丢包，并立即重传丢失的分组，此时置ssthresh为当前拥塞窗口的一半，cwnd=1，即cwnd=1460Bytes，转入慢启动。如图14-57行。 快速重传/快速恢复阶段（Reno）：收到三个重复的ACK，进入快速重传/快速恢复，此时ssthresh设置为当前拥塞窗口的一半。重传丢失的数据包，并置cwndcwndndup(ndup为收到的重复ACK数)，此时cwnd=8760Bytes，并发新的数据包。当收到非重复的ACK时，cwndssthresh。进入拥塞避免阶段。见图14-57行。五 实验结论由以上实验可得知，本实验的快速重传、快速恢复、慢启动、拥塞控制的算法和书上讲的不太一样。特别是快速重传、快速恢复算法，书上所介绍的是改进过后的TCP协议，而本实验采用的是早期本的传统的TCP拥塞控制算法。其核心思想如下： Tahoe算法核心：包括3个基本的拥塞控制算法：根据3个重复的应答报文来判断丢包，减少了超时重传的发生，加快了源端对拥塞的响应，使得拥塞能快速消除。立即重传丢失的分组，同时置ssthresh为当前拥塞窗口的一半，cwnd=1，转入慢启动。 Reno算法核心：当收到三个重复的ACK，进入快速重传/快速恢复，此时ssthresh设置为当前拥塞窗口的一半，并置cwndcwndndup(ndup为收到的重复ACK数)，并重传丢失的包，发送新的数据包。当收到非重复的ACK时，cwndssthresh。进入拥塞避免阶段。从实验中，我们还可以得出：在无线链路上运行TCP协议时最好采用改进后的TCP，这是因为无线链路上误码率