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第1章 概述1

1.1快速发展的互联网1

1.1.1互联网的发展规模1

1.1.2争相建设的下一代互联网2

1.1.3永无止境的带宽需求3

1.1.4网络传输还需要加速3

1.2网络互联的基础——网络协议4

1.2.1 OSI参考模型与TCP/IP参考模型之争4

1.2.2 CSI模型5

1.2.3“阿帕网”（ARPANET）与TCP/IP协议族9

1.2.4 TCP/IP参考模型与协议族组成10

1.2.5数据链路层15

1.3大数据时代带来数据传输的巨大需求23

1.3.1大数据时代的到来23

1.3.2“万能”的广域网加速技术23

1.3.3技术选择25

第2章 TCP传输的原理与拥塞控制26

2.1 TCP传输原理26

2.1.1 OSI参考模型和TCP/IP参考模型26

2.1.2 TCP协议简介27

2.1.3 TCP数据报的传输27

2.2传输控制协议TCP有限状态机模型31

2.2.1客户端流程图33

2.2.2服务器端流程图34

2.3拥塞控制与AIMD34

2.3.1拥塞的定义与发生的原因34

2.3.2拥塞控制原理AIMD35

2.3.3现阶段的TCP拥塞38

2.4糊涂窗口综合症39

2.4.1发送端产生的症状40

2.4.2接收端产生的症状40

2.5其他杂项问题41

第3章 主要的TCP拥塞控制算法44

3.1概述44

3.1.1从“第一次”拥塞说算法改进44

3.1.2“宏观”的解决方案——传输加速45

3.1.3新的“应用场景”45

3.1.4拥塞成因概述46

3.1.5拥塞算法设计的基本要求47

3.2基本概念与术语48

3.3 TCP拥塞控制算法的演进49

3.3.1早期的TCP实现49

3.3.2 TCP Tahoe49

3.3.3 TCP Reno50

3.3.4 TCP NewReno51

3.3.5 TCP SACK51

3.3.6 TCP Vegas52

3.3.7 TCP Veno52

3.3.8 TCP BIC54

3.3.9 TCP CUBIC54

3.3.10 FAST TCP54

3.3.11 Compound TCP55

3.4讨论55

第4章 TCP传输加速与主要解决方案57

4.1 TCP传输加速概述57

42解决方案分类57

4.2.1以部署方式分类57

4.2.2以实施位置分类58

4.2.3以拥塞反馈信号分类60

4.2.4基于应用层的改进方案61

4.2.5典型的隐式拥塞反馈方案61

4.2.6典型的显式拥塞反馈方案62

4.2.7基于带宽测量的改进64

4.3主要的拥塞控制算法65

4.3.1 Scalable TCP65

4.3.2 High Speed TCP65

4.3.3 TCP Vegas67

4.3.4 TCP BIC与TCP CUBIC69

4.3.5小结70

第5章 TCP传输性能分析与模型72

5.1端到端的可靠传输72

5.1.1差错控制过程72

5.1.2流量控制机制72

5.2传输时延73

5.2.1测量方法73

5.2.2 RTT测量的程序实现77

5.3分析模型84

5.3.1概述与进展84

5.3.2分类85

5.3.3 Jacobson管道模型86

5.3.4 TCP吞吐量分析模型87

5.3.5流体流模型89

5.3.6其他场景模型89

5.3.7传输速率上限90

5.3.8仿真实验90

5.4性能分析91

5.4.1链路利用率91

5.4.2公平性91

5.5 Padhye吞吐量模型简介92

5.5.1发送窗口表达式92

5.5.2吞吐率93

5.5.3 E[W]和E[X]的推导93

5.5.4 E[W]和E[Y]的推导94

5.5.5丢包概率P95

5.5.6 E [A]的推导95

5.5.7吞吐率表达式96

第6章 Linux网络协议栈97

6.1网络协议栈与层次结构97

6.1.1 Linux网络协议栈特点97

6.1.2标准TCP/IP协议与Linux网络协议栈具体设计的对比98

6.2数据结构99

6.2.1数据包结构100

6.2.2基本数据结构100

6.3协议栈的初始化117

6.3.1 sock init函数118

6.3.2 net dev init函数121

6.3.3 inet_init函数122

6.4 Linux系统网络设备驱动程序128

6.4.1网络驱动程序的结构128

6.4.2数据包发送128

6.4.3数据包接收129

6.5网络协议层131

6.5.1数据接收131

6.5.2数据发送133

6.6传输层——TCP协议处理135

6.6.1 TCP协议的数据接收135

6.6.2 TCP协议的数据发送138

6.6.3拥塞控制的事件处理139

第7章 拥塞控制模块编程实践142

7.1拥塞控制模块的调用142

7.1.1模块的初始化142

7.1.2主要窗口的计算144

7.1.3拥塞状态机144

7.1.4状态处理函数147

7.1.5“成员函数”的调用关系148

7.2模块编程基础149

7.2.1基本数据结构149

7.2.2内核函数介绍151

7.2.3编译154

7.3主要算法介绍154

7.3.1 BIC算法154

7.3.2 CUBIC算法160

7.3.3 Vegas算法168

7.3.4 High Speed TCP算法173

7.3.5 H-TCP算法175

7.3.6 Scalable TCP算法182

7.3.7 Westwood算法183

7.3.8 Reno算法189

7.3.9代码中常见的修饰符192

7.4用户态获取当前拥塞窗口值编程示例194

7.5实践举例195

第8章 仿真与测量196

8.1网络仿真196

8.1.1软件仿真196

8.1.2 ns-2简介197

8.1.3 OPNET简介223

8.1.4硬件模拟224

8.2性能测量方法225

8.2.1网络带宽测量226

8.2.2网络延迟测量234

第9章 新的数据传输场景——研究热点235

9.1无线传输新场景——移动网络235

9.1.1移动智能终端逐步普及235

9.1.2需求催生的“新成员”236

9.1.3移动网络的特性237

9.1.4移动设备操作平台243

9.1.5主要的研究进展245

9.2数据中心内部传输遇到的新问题——TCP Incast247

9.2.1数据中心的网络架构247

9.2.2 MapReduce新业务与发展248

9.2.3 TCP Incast的发生249

9.2.4国内外研究现状251

9.2.5主要的解决方案介绍252

9.3网络发展的新趋势——软件定义网络SDN与大二层结构254

9.3.1软件定义网络254

9.3.2大二层结构254

9.3.3虚拟机迁移与数据中心二层网络的变化255

9.3.4大二层网络需要有多大256

参考文献258