基于NS2的TCP拥塞控制仿真
基于NS2软件 的网络协议仿真
基于网络模拟软件NS2的网络协议仿真【摘要】：网络模拟是网络协议性能及研究中非常重要的一个组成部分。
本文介绍了网络模拟软件 NS2 的结构和特点以及仿真过程，并实例介绍了基于NS2的网络协议仿真。
【关键词】：NS2；TCP；UDP；路由；仿真一、引言网络模拟是网络协议性能及研究中非常重要的一个组成部分，算法是否合理、是否具有实用价值、是否能够提高网络的性能等都需要通过实验证明。
由于在真实的网络环境中进行实践验证耗资巨大，多数高校和科研机构并不具备完整有效的实验环境，而且真实网络中实验数据的收集和分析也有一定困难。
网络仿真软件通过在计算机上建立一个虚拟的网络环境来实现对真实网络环境的模拟，科研人员在这个平台上不仅能对网络的通信、设备、协议、结构以及应用进行研究，还能对网络的性能进行分析和评估。
仿真软件大大提高了网络设计开发的效率，同时也降低了费用和风险，已经成为研究中不可或缺的工具。
二、NS2 的结构和特点目前，使用较多的网络仿真软件有OPNET，Matlab，NS2 和GloMoSim 等。
选择免费且开放源代码的NS2作为仿真平台，是因为该平台是一种离散事件网络仿真平台，可以运行在Linux或Windows操作系统上。
作为一种可扩展、易配置、可编程的事件驱动的网络仿真软件，NS2能够近乎真实地在各个层次上模拟网络运行，并支持多种协议。
其主要功能包括以下几点。
一）灵活的仿真环境作为一款开源软件，NS2所有源代码公开，任何人都可以获得、使用和修改其源代码。
这对于利用NS2来构建特殊的网络仿真实验环境非常方便和迅速。
二）结果分析及再现容易研究人员通过配置环境参数获得理想的网络环境，即可实时跟踪并记录关键节点的重要信息，从而获得网络性能参数，并可以随时再现某些特殊情况，这在真实网中是难以做到的。
三）良好的可扩展性NS2使用C++和OTCL两种程序设计语言，分别完成具体协议的模拟，实现与网络仿真环境的配置和建立。
基于NS2的无线网络拥塞控制仿真研究
唯 一原 因 。只要 终端 检测 出有 数 据丢 失 ， 均 认为 是 网 方面 的 内容 ，因此 Ｔ Ｃ Ｐ的真 正 的发送 窗 口＝ ｍ ｉ ｎ （ ｒ ｗ ｎ ｄ ， 络拥 塞所 致 ， 于 是调用 拥 塞控 制机 制 。拥 塞控 制 机 制 ｃ ｗ ｎ ｄ ） ， 但 网络环 境对 ｒ ｗ ｎ ｄ没 有影 响 ， 所 以在考 虑拥 塞 ｗ ｎ ｄ的值 。窗 口值 的大 小 就代 表 包含 拥 塞避 免和拥 塞 控制 两种 策 略 ， 拥 塞 控 制机 制保 的 时候 一般 不考 虑 ｒ
拥 塞控制 机制 。最初 由 Ｖ ． Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｓ ｏ ｎ在 １ ９ ８ ８年 的论文 开始 就 大量 发送 数据包 ， 而 只 能根据 网络情 况 逐步 增 以避 免 上述 现象 的发生 。具体 中提 出的 Ｔ Ｃ Ｐ的拥塞 控制 由 “ 慢启 动 （ Ｓ ｌ ｏ ｗ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ） ” 和 加每 次 发送 的数据 量 ， ｃ ｗ ｎ ｄ初始 化为 １ 个最 大报 文段 “ 拥塞避免 ｆ Ｃ ｏ ｎ ｇ ｅ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ ） ”组 成 ，后 来 Ｔ Ｃ Ｐ 来说 ，当新建连 接 时， ＭＳ Ｓ ） 大小 ， 发 送端 开 始按 照拥 塞 窗 口大 小 发送 数 据 ， Ｒ ｅ ｎ ｏ版本 中又 针 对性 的加 入 了 陕速 重 传 （ Ｆ ａ ｓ ｔ ｒ ｅ — ｆ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ） ” 、 “ 快速恢复（ Ｆ ａ ｓ ｔ Ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ） ” 算 法， 再 后 来 在 每 当有一 个 报 文 段被 确 认 ， ｃ ｗ ｎ ｄ就 增 加 １ 个 ＭＳ Ｓ大 Ｔ Ｃ Ｐ Ｎ ｅ ｗ Ｒ ｅ ｎ ｏ中又对“ 快速 恢复 ” 算 法进 行 了 改进 ， 近 小 。这 样 ｃ ｗ ｎ ｄ的值 就 随着 网络 往 返 时 问（ Ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ Ｔ ｒ ｉ ｐ
基于NS2的网络拥塞控制算法的仿真研究
第２ ２期
２ ０ １ ３年 ８月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ．１ ３ Ｎｏ． ２ ２ Ａｕ ｇ．２ ０１ ３
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ２ — ６ ５ ３ ３ — ０ ７
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
２ ０ １ ２ 年１ ２ 月０ ６日收到 ， ２ ０ １ ３ 年５ 月 ３日修改 第 一作者简介 ： 王 珏（ １ ９ ８ １ 一 ） 男， 硕士 ， 江苏无锡人 。江苏联合 职
个 重 复确认 ， Ｔ Ｃ Ｐ不等 重传定 时 器溢 出 ， 马上重 传 丢
失的报 文段 ， 之后 Ｔ Ｃ Ｐ返 回慢 启动状 态 。
有许 多 ， 代表性 的有 Ｔ ａ ｈ ｏ ｅ ， Ｒ ｅ ｎ ｏ ， Ｎ ｅ ｗ Ｒ ｅ ｎ ｏ ，
Ｔ ａ ｈ ｏ ｅ 算 法是 １ ９ ８ ８由 Ｖ ａ ｎ Ｊ ａ ｃ ｏ ｂ ｓ ｏ ｎ提 出 的慢启 动、 拥 塞避 免 和 快 速 重 传 算 法 之 后 的 ４ ． ３ Ｂ Ｓ Ｄ或 类
１ ． １ ． １ Ｔ Ｃ Ｐ Ｔ ａ ｈ ｏ ｅ算 法
统 提供 给 网络 的负 载 能 力 超 过 了 网络 资 源 的存 储 和处 理能 力 ， 具体 的表现为数据包 时延增加 ， 丢 弃
概率增大 ， 从而使通 信子 网的有效 吞吐量下 降 ， 有
效 利 用率 大大 降低 。 拥 塞 控制 算法 根 据 算 法 控 制 的 区域 ， 可 以将 拥 塞 控制 算 法 分 为 两 类 ： 链 路算法… （ １ ｉ ｎ ｋ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ） 和 源算 法 （ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ａ ｌ ｇ ｏ ｉ ｒ ｔ ｈ ｍ） ， 源算 法 是 Ｔ Ｃ Ｐ协 议 中使 用 最广 泛 的拥塞 控 制算 法 ， 屹今为止 Ｔ Ｃ Ｐ版 本
基于NS2的网络仿真
课设（三）：基于NS2的网络仿真一、课程设计目的1、理解NS2的基本概念；2、熟悉安装NS2的实验环境和基本操作；3、仿真分析UDP通信协议；4、学会生成NS2的Tcl脚本及仿真结果分析；二、课程设计原理1、UDP协议（1）协议概述UDP是User Datagram Protocol的简称，中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联）参考模型中一种无连接的传输层协议，它主要用于不要求分组顺序到达的传输中，分组传输顺序的检查与排序由应用层完成，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
（2）协议功能描述UDP在IP数据报的头部仅仅加入了复用和数据校验（字段），UDP首部字段由4个部分组成，其中两个是可选的。
各16位的源端口和目的端口用来标记发送和接受的应用进程，因为UDP不需要应答，所以源端口是可选的，如果源端口不用，那么置为零。
在目的端口后面是长度固定的以字节为单位的长度字段，用来指定UDP数据报包括数据部分的长度。
由于缺乏可靠性，UDP应用一般必须允许一定量的丢包、出错和复制。
由于UDP协议缺乏拥塞避免和控制机制，需要基于网络的机制来减小因失控和高速UDP流量负荷而导致的拥塞崩溃效应。
UDP协议只在IP的数据报服务之上增加了很少的功能，这就是端口的功能（有了端口，运输层就能进行复用和分用）和差错检测的功能。
另外，UDP协议应用程序可以是客户机，也可以是服务器程序，不必向TCP协议应用程序那样必须分别建立客户机程序和服务器程序。
在远程控制软件中，如果在局域网内部传输屏幕信息，则使用UDP协议比较容易实现。
但UDP协议不提供可靠性，它的可靠性是交给其他网络设备来解决。
同时用UDP协议来传输的数据一般较小，它需要IP协议来为它对数据进行分段。
2、NS2概述NS2（Network Simulator version2，网络仿真软件第二版）是一种面向对象的网络仿真器，本质上是一个离散事件模拟器。
基于NS2的TCP性能仿真研究
第３ ２卷 第 ５期 ２０ 年 １ ０６ Ｏ月
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ＶＯ１３ Ｎｏ ５ ．２ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｚ ｏ ｉｅ ｓ ｙｏ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｈ ｕＵｎｖ ｒ ｉ ｆ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｌ ｔ Ｔ ｏ
ｍ ｏ ｅｓｗａ ａ ｒｅ ｕ ａ ｅ ｎＮＳ ． Ｆｉａｌ ，ｔ ｅａ ｐ ｏ ｒ ｔ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｆｅｄｏ ｈ ｓ ｗｏＴＣＰ ｔ ｒ ｕ ｈ ｄ ｌ ｓｃ ｒｉｄｏ ｔｂ ｓ ｄｏ ２ ｎｌ ｙ ｈ ｐ ｒ ｐ ｉ ｅａ ｐ ｉ ｔｏ ｉｌ ｆ ｅ ｅｔ ａ ｃ ｔ ｈ ｏ ｇ — ｐ ｔｍｏ ｅｓｗａ ｉｅ ． ｕ ｄ ｌ ｓｇ ｖ ｎ
的发生 ．
１２ １ 简单模型 ．． 在这种简单模 型里设定 了一个 Ｔ Ｐ平均发送 Ｃ 速率 的上 限值ｌ ， Ｃ ＿ Ｔ Ｐ发送端认 为 Ｔ Ｐ拥塞控 制 ５ ］ Ｃ 应包含 ２ 个基本元素 ： 首先 ， 任何时候 当一个窗 口中
出现 包丢 失 时 ， Ｐ发送端 认 为 拥 塞 已经 发 生 并将 ＴＣ 拥塞 窗 口值减 半 ； 其次 ， 在拥 塞避 免 阶段 当拥 塞还 没
摘要 ： 讨 了目前 应用较为广 泛的 网络仿真软件 ＮＳ 探 ２的结 构、 能、 功 仿真原 理及 仿真方 法， 此基础 上， 在 深入 分析 研 究了 Ｔ Ｐ两种吞吐量模型 的特性 ， Ｃ 并运用 ＮＳ 真平 台在不 同场景下对 两种模 型进行 仿真验证， 后给 出了 ２仿 ｒ 最
这 两种吞 吐量模型 的适用 范围． 关键词 ： ２ Ｃ ＮＳ ；Ｔ Ｐ拥塞控制 ； 吐量 ；丢包率 ； ＴＴ 吞 Ｒ
Ｏｃ． ０ ６ ｔ２ ０
基于NS2的网络仿真实验教学研究-最新教育文档
基于NS2的网络仿真实验教学研究网络的发展日新月异,作为电气信息类和计算机类专业的核心专业课――计算机网络,需要教师在教学的过程中不断更新和追踪最新网络技术,以更加适应“计算机网络”教学的要求。
但目前计算机网络教学中存在两个方面的突出问题,首先,缺少必要的实验设备。
像路由器、网关等实验设备比较昂贵,一般的院校无法为学生配备,只能在教学的过程中安排较多的演示,学生无法更好地通过真正的实验环境亲自动手来理解和掌握网络通信原理、锻炼网络工程应用能力[1]。
其次,网络技术和产品的更新换代速度非常快,像近年来无线网络技术飞速发展,对于想学习和研究无线网络的学生而言,再依靠原有局域网环境已无法验证无线网络协议的正确性以及对无线网络性能进行直观、可靠的测试。
因此,尝试将网络仿真软件NS2(Network Simulator Version 2)运用到计算机网络课程教学中,利用NS2,特别是Nam 工具的动画演示可以清晰地向学生演示网络协议的运行过程。
通过NS2进行教学,学生可以直观的看到网络协议的行为,了解各种环境或因素对网络的影响,将抽象的网络概念形象化,把枯燥的网络原理具体化。
1NS2原理和结构NS2是由加州大学伯克利分校(University of California at Berkeley)开发的一种面向对象的、离散事件驱动的网络环境模拟器。
NS2是一款源代码开放且免费的模拟软件,是用于教学、网络研究与分析等方面的网络模拟工具,它内含离散事件模拟引擎,构件库丰富,可以构建并仿真分析整个协议栈的运行情况,也可使用自带的Nam 动画演示程序来观察网络的运行效果,它集成了多种网络协议(如TCP、UDP),业务类型(如FTP、Telnet、Web、CBR等),路由排队机制(如Droptail、RED),路由算法(如Dijkstra算法)可以对固定、无线、卫星以及混合等多种网络进行仿真,实现了绝大多数常见的网络协议以及链路层的模型,利用这些类的实例可以搭建起整个网络的模型。
基于NS2的TCP拥塞控制仿真
基于NS2的TCP建模与仿真摘要：TCP/IP协议是计算机之间常用的组网形式，是互联网事实上的工业标准，由IETF负责制定，其具体内容通过RFC文档公开发布。
本文利用NS2网络仿真器对TCP/IP中的拥塞控制与拥塞窗口，快速重传与快速恢复算法进行了仿真，使对协议中的几种机制和算法有了形象的理解。
关键字：TCP/IP协议，NS2仿真，拥塞控制，快速重传，快速恢复一、引言TCP/IP协议是计算机之间常用的组网形式，是互联网事实上的工业标准，由IETF负责制定，其具体内容通过RFC文档公开发布。
例如，TCP协议在RFC793中正式定义；RFC1122对如何检测错误和不一致性以及解决方法进行了说明；RFC1323给出了对TCP的一些扩展功能；RFC2518中重点阐述了TCP的拥塞控制机制描述了更新后避免过度拥塞的算法；RFC3168描述了对显示拥塞的报告等。
据统计，当前在所有因特网的数据包中，大约有95%包的传送使用了TCP 协议，因此针对TCP协议相关机制的研究很有实际意义。
在TCP协议的研究中，仿真是一种有效又经济的研究方法，而且可以给人以更加形象的认识。
目前的网络仿真工具主要包括两类：一是基于大型网络开发的网络仿真工具，如OPNET、GloMoSim等；二是基于小型网络开发的网络仿真工具，如NS2、COMNET III等。
大多数网络仿真工具的价格昂贵，而本文采用的NS2是一种应用广泛、影响力较大和源代码公开的免费网络模拟软件。
二、网络仿真器NS2NS是Network Simulator的英文缩写，又称网络仿真器。
它是一款开放源代码的网络模拟软件，最初由加州大学伯克利分校（UC Berkeley）开发。
NS-2支持Windows、Linux、Unix、Mac以及其他支持POSIX标准的操作系统，它主要支持的操作系统是Linux系统，目前几乎支持所有主流的Linux发行版本，本文使用的是Windows+Cygwin平台。
基才NS2模拟软件的TCP协议实验设计
到端 的可 靠 数 据 流 传 输 ， 设 计 大 量 复 杂 的机 制 ， 这 使 得 学 生
感 到 晦 涩难 懂 。而 目前 的学 生 实 践 环 节 注 重 的是 路 由器 和交 换机 等网络设备 的配置与管理 ． 学 生 往 往 觉 得 理 论 课 与 实 验
课 脱 节 。 鉴 于 当前 网 络 模 拟 技 术 已得 到 广 泛 研 究 ， 各 种 成 熟
的 网 络 模 拟 工 具 层 出不 穷 ， 通 过 现 有 网络 模 拟 软 件 ， 构 建 虚
Ｔ Ｃ Ｐ协 议 中 采 用 了 慢 启 动 、 拥 塞 避 免 和 加 速 递 减 等 技 术 来进行拥塞控制。 通 信 实 体 为 每 个 已建 立 的 Ｔ Ｃ Ｐ连 接 维 护 两 个 变 量 ： 拥 塞
张 雅 琼
（ 榆 林 学 院 信 息工 程 学 院 ，陕 西 榆 林 ７ １ ９ ０ ０ ０ ） 摘 要 ：目前 在 计 算 机 网络 实验 教 学 中往 往 只进 行 设 备 配 置 与 管 理 ， 使 得 学 生对 于协 议 机 制 和 性 能 分 析 没 有 较 好 的理
解。构建基于 Ｎ Ｓ ２仿 真 软 件 的 Ｔ Ｃ Ｐ协 议 的 实验 ， 在软 件 中对 Ｔ Ｃ Ｐ协 议 的慢 启 动 、 窗 口机 制 以 及 拥 拟 与 仿 真 环 境 ，不 仅 可 以增 强 学 生 对 Ｔ Ｃ Ｐ 协 议 的形 象理 解 ， 而 且 可 以 为 授课 教 师 提 供 有 力 的 Ｔ Ｃ Ｐ协 议
ｅ
， Ｙ ｕ ｌ ｉ ｎ ７ １ ９ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｏ ｎ ｌ ｙ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ，Ｓ Ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｎ ＇ ｔ
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基于NS2的TCP建模与仿真
摘要：TCP/IP协议是计算机之间常用的组网形式，是互联网事实上的工业标准，由IETF负责制定，其具体内容通过RFC文档公开发布。
本文利用NS2网络仿真器对TCP/IP中的拥塞控制与拥塞窗口，快速重传与快速恢复算法进行了仿真，使对协议中的几种机制和算法有了形象的理解。
关键字：TCP/IP协议，NS2仿真，拥塞控制，快速重传，快速恢复
一、引言
TCP/IP协议是计算机之间常用的组网形式，是互联网事实上的工业标准，由IETF负责制定，其具体内容通过RFC文档公开发布。
例如，TCP协议在RFC793中正式定义；RFC1122对如何检测错误和不一致性以及解决方法进行了说明；RFC1323给出了对TCP的一些扩展功能；RFC2518中重点阐述了TCP的拥塞控制机制描述了更新后避免过度拥塞的算法；RFC3168描述了对显示拥塞的报告等。
据统计，当前在所有因特网的数据包中，大约有95%包的传送使用了TCP 协议，因此针对TCP协议相关机制的研究很有实际意义。
在TCP协议的研究中，仿真是一种有效又经济的研究方法，而且可以给人以更加形象的认识。
目前的网络仿真工具主要包括两类：一是基于大型网络开发的网络仿真工具，如OPNET、GloMoSim等；二是基于小型网络开发的网络仿真工具，如NS2、COMNET III等。
大多数网络仿真工具的价格昂贵，而本文采用的NS2是一种应用广泛、影响力较大和源代码公开的免费网络模拟软件。
二、网络仿真器NS2
NS是Network Simulator的英文缩写，又称网络仿真器。
它是一款开放源代码的网络模拟软件，最初由加州大学伯克利分校（UC Berkeley）开发。
NS-2支持Windows、Linux、Unix、Mac以及其他支持POSIX标准的操作系统，它主要支持的操作系统是Linux系统，目前几乎支持所有主流的Linux发行版本，本文使用的是Windows+Cygwin平台。
NS2是一个可扩展、易配置和可编程的事件驱动网络仿真引擎。
底层的仿真
引擎由C++编写，同时利用面向对象的OTCL语言作为仿真时命令和配置的接口语言。
C++的特点：具有很快的运行速度，但每次改变均需要编译，较为复杂，适合处理繁琐但比较固定的工作。
OTCL在运行速度上无法和C++比拟，但相对来说更加灵活，适合用来设计个人的仿真方案。
C++和OTCL之间通过TCLCL 工具包实现互相调用。
图1NS2进行网络模拟的基本流程
为了分析仿真结果，NS2提供了两种基本数据追踪能力：一是跟踪，生成“.nam”和“.tr”文件。
能够将每个数据包在任何时刻的状态保存到指定文件中，记录包在队列或链路中丢弃、到达、离开等行为；二是监视，用户有选择地记录自己需要的数据，可利用Gawk、Gnuplot等工具统计发送包、接收包及丢弃包等结果进行分析。
在本文的仿真中，我们没有进行源代码的修改，而是利用NS2中已有网络组建进行了仿真模拟，并利用图形界面给出了形式化的仿真结果。
三、TCP协议中相关机制
TCP（Transmission Control Protocol：传输控制协议）对应于ISO/OSI模型的第四层——传输层，传输层提供从源端到目的端的“端到端”连接。
通过三次握手协议进行了会话连接后，TCP进入了会话维持阶段，在该阶段TCP的一个重要功能就是流量控制和拥塞控制，它用于处理网络中不同网段间不同速率的匹配，防止网络发生拥塞，并在数据包丢失时重发，以此提供稳定可靠的网络服务。
3.1拥塞控制与拥塞窗口
拥塞控制室TCP协议的精髓，与流量控制只关注收发两端流量不同，拥塞控制关注整个网络的流量，是一种全局控制机制。
TCP提供了一系列的检测，避免和拥塞控制的方法。
最著名和常用的就是“慢启动”（slow start）和动态拥塞窗口机制（Dynamic Congestion Window）。
两者在实际应用中结合使用，系统为每个TCP连接维护两个变量：拥塞窗口（cwnd）和慢启动门限（ssthresh）。
慢启动门限一般代表我们对网络容量的一个评估。
在网络连接好后，初始发送的拥塞窗口为1，即第一次只能发送一个数据包，当得到该包的确认后，拥塞窗口大小翻倍，即cwnd=2，以此类推，窗口大小乘指数增长一直到慢启动门限大小，即cwnd=ssthresh。
这相对于一开始就使用门限大小的窗口发送数据来说是慢启动。
慢启动结束后，系统进入了所谓的“冲突避免”（Congestion avoidance）阶段，该阶段拥塞窗口呈线性增长，每次窗口大小增加1。
当冲突发生时，将采取冲突控制策略，同时动态调整拥塞窗口cwnd和慢启动门限值ssthresh，如：ssthresh=ssthresh/2；谈后拥塞窗口职位1，并重新启动慢启动过程。
3.2快速重传与快速恢复
在TCP连接中如果收到1~2个重复的确认包
ACK（表示对第i个数据的确
i
认包），这可能是一些报文段的重新排序，但如果连续收到3个或3个以上的重ACK，则可能是一个序列号为i的报文段丢失了。
此时我们重传丢失的报文复
i
段，而无需等待定时器超时。
这就是快速重传算法。
接下来执行的不是慢启动算法而是拥塞控制算法，该拥塞控制算法就是快速恢复算法。
这个算法的实现过程如下：
1、当收到3个重复ACK时，把ssthresh设置为cwnd的一半，把cwnd设置为ssthresh的值加3，然后重传丢失的报文段，加3的原因是因为收到3个重复
的ACK，表明有3个“老”的数据包离开了网络。
2、再收到重复的ACK时，拥塞窗口增加1。
3、当收到新的数据包的ACK时，把cwnd设置为第一步中的ssthresh的值。
原因是因为该ACK确认了新的数据，说明从重复ACK时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态。
NS2中对TCP协议中的上述几种机制都提供了支持。
四、仿真过程
4.1TCP慢启动算法仿真
本仿真中我们创建两个节点n0、n1，并在这两个节点之间创建一条TCP连接，为了便于对操作窗口大小进行配置，我们采用命令行传参的方式运行模拟脚本。
（1）编写tcl脚本
在脚本中我们定义整个仿真过程，包括网络拓扑结构，tcp创建等，为了进一步绘制慢启动与非慢启动的对比图，我们还需要添加Record过程。
在仿真中我们设定带宽为1Mb ，时延为100ms ，窗口大小64，模拟时间5s 。
在startxwin 窗口下输入ns slowstart.tcl 1Mb 100ms 64 5，开始运行仿真，得到如下仿真图：
图2（a ） 仿真开始
图2（b ） 第二次发送数据包
图2（c ） 第三次发送数据包
图2（d ） 第n 次发送 需要注意的是，在NS2中提供了多个TCP 代理，其中TCP/RFC793edu 不支持慢启动，而TCP/Reno 支持慢启动，我们对他们分别进行了仿真，并记录到不同的Trace 文件中。
为了对比慢启动和非慢启动，我们利用曲线图进行比较，这
里我们利用NS2中的Xgraph进行绘图。
图3慢启动对照曲线图
通过仿真图我们可以形象的看到TCP协议慢启动的过程，在慢启动过程中，一次发送的数据包数目在慢启动开始成指数型增长，达到慢启动门限后成线性增长；而非慢启动过程在连接建立后立即大量传输数据，如此容易造成拥塞。
4.2TCP快速重传和快速恢复仿真
由于TCP/Reno已经实现了快速重传和快速恢复算法，因此，仿真过程采用该协议进行仿真，为了产生丢包，我们在拓扑过程中设置了一个瓶颈，因此在拓扑结构中采用了四个节点0、1、2、3，其中1、2之间网络带宽为0.5Mb，0、1之间和2、3之间网络带宽为5Mb。
仿真结果如下图：
图4TCP快速重传与快速恢复仿真图
图5数据包丢失后进行拥塞控制效果图
通过对图4、5的对比分析，我们可以形象的看到TCP在快速重传和快速恢复的过程。
由于本人对NS2中的gunplot工具不熟悉，没有将数据重传的具体的收发过程绘制出来，还请老师见谅。
五、总结
本文利用NS2网络仿真器对TCP协议中的拥塞控制中慢启动、快速重传、快速恢复机制进行了仿真，并给出了仿真结果，使读者可以更加形象更加深入的了解TCP的这几种算法，达到了仿真的目的。
其实利用NS2网络仿真器，我们不仅可以对TCP、UDP等网络协议进行仿真，还可以对路由队列管理机制，路由算法，以及无线网络、LAN、移动IP和
卫星通信网络等进行仿真。
而且由于它的开源性，仿真这可以自己编写相应的模块来实现自己要仿真的目标。
参考文献
[1]王宇, 赵千川. 用网络仿真软件NS2进行IP网络的仿真[J]. 计算机应用与软件, 2003, （2）: 28-30
[2] 于斌, 孙斌, 温暖等. NS2 与网络模拟[M]. 人民邮电出版社,2007
[3] 夏乐音，王秋光. 无线传感器网络的NS2仿真[J]. 计算机应用与软件, 2008, （2）: 28-30
[4] W. Richard Steven著TCP/IP协议详解卷1：协议[M]. 机械工业出版社,2007。