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一种基于显式反馈的NDN网络拥塞控制算法
引言
随着网络技术的快速发展，网络规模及应用场景的不断扩展，网络拥塞问题变得愈来愈普遍。网络拥塞不仅会影响网络的性能和稳定性，同时也会给用户带来各种不便。因此，在如今的网络中，拥塞控制已经成为了网络优化的一个重要方面。但传统的网络拥塞控制方法，如TCP-CWND超时和拥塞避免等方法，无法适应现代网络应用的需求，如智能家居、物联网和实时数据传输等场景。为了解决这个问题，NDN（NamedDataNetworking）网络的发展得到了广泛关注。
NDN是一种基于内容命名的网络架构，它与现有的IP网络相比，有着很多优势，如较低的网络延迟、更好的数据安全性和更好的网络扩展性等。在NDN网络中，数据以命名为基础，不用依赖传统的IP地址等信息，而是以用户需求和数据内容为核心进行命名。这种命名方式能够很好地支持内容缓存和发布，从而对网络拥塞控制提供了新的思路。然而，NDN网络对拥塞控制的研究仍然较为有限。
因此，在本论文中，我们将就一种基于显式反馈的NDN网络拥塞控制算法进行探讨。该算法利用NDN网络中的内容命名方式实现了拥塞窗口的动态控制，为NDN网络中的拥塞控制问题提供了有效的解决方案。
一、NDN网络概述及其拥塞控制问题
NDN是一种新型的网络架构，与传统的IP网络相比，有着很多优势，如可扩展性、更高效的数据传输和内容缓存优化。在NDN网络中，数据流以命名为基础，节点间的数据传输和缓存均依赖于数据的名字。因此，NDN网络中的数据访问和传输模式与传统的IP网络完全不同。
尽管NDN网络有着许多优势，但它仍然面临着一些问题，其中拥塞控制是其最重要的问题之一。在NDN网络中，节点将通过缓存来提高数据传输效率，但是当网络拥塞时，缓存容量可能会超过其限制，导致网络流量大量丢失，从而影响网络整体的性能和稳定性。因此，如何有效地控制拥塞成为了NDN网络中急需解决的问题。
目前，NDN网络的拥塞控制主要采用的是类似于TCP的机制。正如TCP的拥塞控制机制，NDN网络采用的主要是基于反馈的机制。即，当网络阻塞时，节点会向发送者发送通知，发送者收到通知后会减少其发送速率。然而，与TCP不同的是，NDN网络中缺乏可靠的反馈机制。因此，NDN网络中的拥塞控制算法需要更加灵活和自适应，以适应NDN网络中不同的场景和需求。
二、基于显式反馈的NDN网络拥塞控制算法
NDN网络中的拥塞控制问题的主要挑战在于节点缓存和路由机制的复杂性。传统的基于反馈的拥塞控制机制无法适应NDN网络中的这种复杂性。因此，一种新的拥塞控制算法是必要的。
本部分将引入一种新型的基于显式反馈的NDN网络拥塞控制算法。该算法使用了基于NDN网络名称命名的信息，以实现对拥塞窗口的动态控制。该算法可以显式地获取反馈，解决了NDN网络中缺乏可靠反馈的问题，并且可以适应NDN网络中的高速和动态环境。
一、基于NDN内容名称的拥塞控制算法
NDN网络中的拥塞控制算法应首先解决两个问题：如何确定主机发送的数据包丢失，并且如何减少发送方发送数据的速率。
在基于NDN内容名称的拥塞控制算法中，主机使用NDN的命名机制来标识发送的数据包。这些数据包的名称包含数据的各种属性，如数据包的大小、发送时间和数据接收确认等。为了提高数据包的可靠性，数据包的名称中还包含了散列值。因此，在此算法中，数据包的名称不仅用于标识数据的位置，还用于确定数据包的丢失。
此外，在基于NDN内容名称的拥塞控制算法中，主机还使用基于时间的窗口来动态调整发送速率。发送主机使用名称标识来分配和控制其发送速率。当发送窗口被卡住时，主机自动开始进行拥塞控制，即降低其发送速率。
该算法的主要步骤如下：
1.发送方在发送数据包之前，会先向该数据包添加一个名字标识。
2.接收方接收到数据包之后，会根据该包名识和散列值来确认数据的接收。
3.如果接收到数据包错误或丢失，则会向发送方发送一个丢失报告。
4.发送方在收到报告后，将根据数据包的丢失程度和通信质量来调整发送窗口的大小，从而控制发送速率。
5.发送方在发送中维护一个窗口，并使用窗口控制发送速率。如果发送窗口较小，发送方将缓慢降低其发送速率，直到窗口达到最大值。
该算法利用基于NDN内容名称的命名机制，能够显式地获取反馈，并根据反馈来控制拥塞窗口。使用名称标识和散列值的组合可以更好地标识每一个数据包，并更好地区分数据包的优先级和状态，从而能够更加细致地调整发送速率。
二、算法实现
为了实现基于显式反馈的NDN网络拥塞控制算法，我们需要进行以下步骤:
1.定义数据包格式和命名规则：需要确定在NDN网络中发送和接收数据包的规则和名称标准。
2.确定控制算法：建立一个控制算法来处理发送速率和拥塞控制。
3.实现窗口协议：实现基于时间的窗口协议，用于调整发送速率和拥