进入九十年代以来,以TCP/IP为基础的因特网呈爆炸式增长,各种多媒体应用不断涌现,用户数量迅速增加,使因特网的流量急剧增加,由此而引发的网络拥塞己经成为制约网络发展和应用的瓶颈问题。 因特网主要依赖TCP端到端拥塞控制来避免网络拥塞,但它在很多方面已经不能满足复杂网络中各种应用的需求。在路由器中引入适当的队列管理机制,可以有效地对拥塞进行监测和预防,路由器中的拥塞控制策略已经成为一个研究热点。IETF(Internet Engineering Task Force,因特网工程任务组)提出在路由器上采用主动队列管理(Active Queue Management,AQM)机制作为网络层参与拥塞控制的手段。 自从IETF提出了AQM技术并推荐RED(Random Early Detection,随机早期检测)算法以来,AQM引起了国内外科研机构、路由器厂商的广泛兴趣和研究,产生了许多种AQM算法。但RED等多数主动队列管理算法对于公平性的考虑不足,不能在相互竞争的流之间公平地分配网络带宽。因此,出现了一些能对公平性予以不同程度支持的主动队列管理算法。核心无状态公平排队(Core-Stateless Fair Queuing,CSFQ)算法是用于实现公平带宽分配的典型算法,它将路由器区分为边界路由器和核心路由器,在核心路由器不需要维护每流状态,其在降低核心路由器算法实现复杂度的同时保留了较好的公平性。 本文首先从算法的公平性、复杂性、对TCP流的抑制程度等方面对RED、FRED(Flow Random Early Detection,流随机早期检测)、DRR(Deficit Round Robin,差额循环)、CSFQ等主动队列管理算法进行了理论分析和定性比较。然后利用网络仿真工具NS2在单瓶颈链路和多瓶颈链路网络拓扑下对DRR、FRED、CSFQ、RED、FIFO(First in First out)等算法进行了仿真。仿真结果表明,CSFQ算法在显著降低实现复杂度的同时取得了同FRED算法相当甚至略优的公平性性能。特别是当流的数目较大时其性能甚至超过了DRR。但从仿真结果可以看出,CSFQ对于TCP流有抑制作用;DILR在大多数情形下表现出最为出色的公平性性能,但在流的数目较大时其TCP流性能下降比较明显;RED和FIFO在各种情形下均表现较差,但RED表现明显优于FIFO。 本文通过大量的仿真实验,发现CSFQ性能与参数K的设置之间的密切关系,并在此基础上给出了一个更加合理的K取值范围。仿真结果表明通过选择合适的K值可以显著提高CSFQ的TCP性能。 针对CSFQ算法存在的对TCP流的抑制及缓存策略等问题,本文提出了采用Adaptive RED作为缓存管理的CSFQ改进算法AR-CSFQ,并在多瓶颈链路下对其性能进行了仿真。仿真结果表明,改进算法在保持CSFQ其它优点的基础上,显著减弱了对TCP流的抑制作用,提高了其对TCP流的公平性。