23、TCP NewReno 分析模型：原理、模拟与性能评估

TCP NewReno 分析模型：原理、模拟与性能评估

1. TCP 版本概述

如今，NewReno 和 SACK 实现主导了 TCP 的部署。不过，Reno 版本仍存在于众多 Web 服务器中，并且在分析模型里，Reno 版本出现的频率最高。NewReno 在性能上优于广泛建模的 Reno 版本，因此本文将重点介绍 TCP NewReno 分析模型，该模型主要体现了在收到部分 ACK 时重传分段，以及在快速恢复（FR）模式下将拥塞窗口（cwnd）减半的特点，同时通过 ns - 2 模拟验证其理论预测。

2. TCP NewReno 分析模型假设

为了分析 TCP NewReno 快速恢复算法，我们做出以下假设：
1. 高层应用将数据传递给传输层，由 TCP 协议进行数据传输。
2. 高层应用源具有突发性质，间歇性地向 TCP 发送器发送和停止发送数据。处于开启（ON）和关闭（OFF）状态的时间分别为随机变量 α 和 β，且服从负指数分布。
3. TCP 的 cwnd 以最大分段大小（MSS）而非字节为单位进行衡量。在慢启动（SS）阶段，cwnd 值为整数，且通常为 2 的幂次方。
4. 在整个传输过程中，考虑相同的平均往返时间（rtt）。
5. 不包括 TCP 连接建立的特征描述。
6. 主要对 TCP 发送器的操作进行建模，假设 TCP ACK 不会丢失。

3. TCP NewReno CTMC

TCP NewReno 发送器从突发应用传输数据的连续时间马尔可夫链（CTMC）状态空间由以下集合组成：$S_{OFF} \cup S_{SS} \cup S_{CA} \cu