Modeling the Throughput of the Linux-Based Agile-SD Transmission Control Protocol
Agile-SD是基于丢失的拥塞控制算法（CCA）的最新版本之一，它被提出来提高传输控制协议（TCP）在高速短距离网络中的整体性能。它引入了一种新的机制，称为敏捷因子机制，缩短历元时间，以降低对数据包丢失的敏感性，从而提高平均吞吐量。Agile-SD仅通过模拟进行了测试;然而，它尚未经过数学证明或评估。本文的贡献是双重的。首先，提出了NewReno和Agile-SD吞吐量的新数学模型。该模型使用著名的马尔可夫链来验证Agile-SD的正确性，并显示缓冲区大小，乘性减少因子和敏捷因子的最大限制（λmax）对总性能的影响。其次，采用自动算法配置和参数调整（AACPT）技术来优化和自动配置λmax。最后，将NewReno和Agile-SD的数值计算结果与仿真结果进行了比较，验证了模型的有效性。此外，AACPT的输出被用来制定一个新的方程，该方程从给定的\b{eta}计算最佳λmax，以节省TCP的标准接口。这个等式增加了Agile-SD的可扩展性，并提高了其总体性能。
2017-02-16 cs.NI
Multipath TCP: Analysis, Design and Implementation
多路径TCP（MP-TCP）通过透明地使用多条路径，有可能极大地提高应用程序的性能。我们提出了一个流体模型的一大类MP-TCP算法，并确定设计标准，保证系统平衡的存在性，唯一性和稳定性。我们阐明了算法参数如何影响TCP友好性，响应能力和窗口振荡，并展示了这些属性之间不可避免的权衡。我们讨论了这些属性对现有算法的行为的影响，并激励一个新的设计，概括现有的算法，并在TCP友好性，响应性和窗口振荡之间取得良好的平衡。我们已经在Linux内核中实现了我们的算法。我们使用我们的原型比较新算法与现有的MP-TCP算法。
2014-12-07 cs.NI
Extending TCP for Accelerating Replication on Cluster File Systems over SDNs
本文探讨了TCP有效支持Hadoop分布式文件系统（HDFS）等集群文件系统所需的更改，其中存储节点通过软件定义网络（SDN）连接。这些文件系统中的传统链式复制会导致较大的延迟并导致低效的网络使用。但是SDN可以与集群文件系统合作，通过预先安排分发树来解决问题，这为并行复制提供了可能性。不幸的是，如果不扩展TCP，它就无法实现，以适应传输层上的并行传输。本文讨论了如何对TCP协议进行扩展，使其成为可能，并通过在Linux内核中实现一个原型来论证其可行性。该原型节省了25%的数据复制时间，同时大大减少了网络使用。
2019-03-07 cs.NI
Global Synchronization Protection for Bandwidth Sharing TCP Flows in High-Speed Links
在拥塞的网络链路中，带宽共享TCP流之间的同步效应会导致宽队列长度振荡，如果缓冲不足，则可能会导致链路利用率低下。我们介绍了全球同步保护（GSP），一个简单的扩展到一个尾丢弃队列，安全地抑制流同步的普通操作。我们的极简解决方案非常适合采用领先的链路速率进行扩展：与线路速率相比，它只在快速路径中添加了很少的额外操作，并且不需要加速内存访问。GSP使得在高速链路和低功耗数据包处理硬件中提供高级TCP拥塞控制变得更加容易。使用实验与Linux原型的GSP，我们表明，尽管其专门专注于消除全球同步，新的计划执行以及更复杂的主动队列管理（AQM）计划，如CoDel和PIE。
2016-02-17 cs.NI
Optimizing TCP Loss Recovery Performance Over Mobile Data Networks
高速移动网络的最新进展揭示了部署在Internet中的无处不在的TCP协议的新瓶颈。除了区分非充血性损失，充血性损失，我们的实验揭示了两个显着的性能瓶颈，在损失恢复阶段：流量控制瓶颈和应用程序失速，导致QoS性能下降。为了解决这两个问题，我们首先开发了一种新的机会重传算法，以消除流量控制的瓶颈，这使得TCP发送端发送新的数据包，即使接收端的接收窗口耗尽。其次，通过仔细监控和调整TCP发送缓冲区增长机制，可以显著减轻应用程序停滞。我们在Linux内核中实现并模块化了所提出的算法，因此它们可以很容易地与现有的TCP丢失恢复算法即插即用。通过仿真实验，我们表明，与现有的TCP丢失恢复算法相比，所提出的优化算法将带宽效率提高了133%，并完全缓解了RTT尖峰，即，在损失恢复阶段，RTT降低超过50%。
2018-01-08 cs.NI
Tiny Buffer TCP for Data Center Networks
低且稳定的缓冲器占用率对于实现数据中心网络的高吞吐量、低丢包率、低延迟和低抖动至关重要。它还允许交换芯片支持更高的端口密度、更大的查找表或更丰富的功能。Tiny Buffer TCP创造性地使用了常见的基于RED的ECN和两种新颖的扩展窗口调整方案，以显着减少所需的缓冲区大小。为了消除瓶颈队列中的剩余数据包，队列取消减少将理想窗口减少分摊到相同数量的流，以最大限度地减少对活动流的影响。为了保持缓冲区占用率低且稳定，减少的加性增加以比正常更慢的速度恢复流窗口。我们在Linux内核中实现了TBTCP，并进行了基于ns2的仿真和基于真实网络的测试。我们的研究结果表明，相比DCTCP，TBTCP减少了80%以上的交换机缓冲区的要求，增加了高达15%的带宽利用率，提高FCT性能高达39%，并实现了71%的更好的RTT公平性指数。
2019-09-11 cs.NI
Implementing the L4S Architecture in the ns-3 Simulator
Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)（伯南布哥联邦大学）
本文在ns-3中实现L4S架构的端主机协议，重点移植Linux内核中的TCP Prague并集成AccECN信号，解决内核逻辑适配难题，验证了模拟器在复杂L4S性能评估中的准确性。
2026-03-20 cs.NI
Experiments on Computer Networks: Quickly Knowing the Protocols in the TCP/IP Suite
本文介绍了一本用于本科和研究生课程的 TCP/IP 协议族实验手册，通过可虚拟化的 Linux/Windows 实验帮助学习者快速理解协议设计并获得实践视角。
2023-08-10 cs.NI
Elastic-TCP: Flexible Congestion Control Algorithm to Adapt for High-BDP Networks
在过去的十年中，对互联网应用的需求不断增加，这增加了全球数据中心的数量。这些数据中心通常使用长距离和高速网络相互连接。如已知的，传输控制协议（TCP）是用于在这些数据中心之间提供这种连接的主要协议。不幸的是，这些网络的巨大的带宽延迟产品（BDP）阻碍了TCP实现充分的带宽利用率。为了提高TCP适应高BDP网络的灵活性，提出了一种新的基于时延且与RTT无关的拥塞控制算法（CCA），即Elastic-TCP。它主要贡献了新的窗口相关加权函数（WWF），以提高TCP带宽利用率在高BDP网络。已经进行了大量的模拟和测试床实验，通过将其性能与Microsoft，Linux和Google开发的常用TCP进行比较来评估所提出的Elastic-TCP。实验结果表明，与其他TCP协议相比，弹性TCP协议在保持公平性和丢包率的前提下，获得了更高的平均吞吐量。此外，值得注意的是，新的Elastic-TCP对缓冲区大小和分组出错率的变化的敏感性比其他TCP低，这赋予了高效率和稳定性。
2019-04-30 cs.DC cs.NI
TCP in 5G mmWave Networks: Link Level Retransmissions and MP-TCP
mmWave通信是未来5G移动网络的基石之一，其特征在于同时具有潜在的数千兆容量和非常动态的信道，对阻塞敏感，接收信号质量的大幅波动，以及可能的突然链路中断。虽然在文献中已经彻底研究了解决这些问题的物理和MAC层方案的性能，但毫米波链路和传输层协议（如TCP）之间的复杂交互仍然相对未被探索。本文使用ns-3 mmWave模块及其基于纽约市实际测量的信道模型，分析Linux TCP/IP堆栈的性能（i）有和没有链路层重传，表明它们是在mmWave链路上达到高TCP吞吐量的基础，（ii）在多个LTE和mmWave链路上使用多路径TCP（MP-TCP），示出了在不同条件下哪些是次级路径和拥塞控制算法的吞吐量最优组合。
2017-03-27 cs.IT cs.NI math.IT
Designing Transport-Level Encryption for Datacenter Networks
University of Edinburgh（爱丁堡大学）
SMT是一种用于数据中心网络的传输级加密协议，通过整合TLS加密与高效RPC支持，提升RPC性能并防止重放攻击。
2026-02-12 cs.CR cs.NI
Model Predictive Congestion Control for TCP Endpoints
科学网络和专用广域网（WAN）中的一个共同问题是通过为每个流保持特定的步调速率来实现多个并发流的可预测数据传输。我们解决这个问题，通过开发一种控制算法的基础上的概念，从模型预测控制（MPC），以产生流畅的起搏速率和往返时间（RTT）的流量。在所提出的方法中，我们模型的瓶颈链路作为一个队列，并推导出一个模型的起搏速率和RTT。基于此模型的MPC控制算法，以避免极端的窗口（转化为速率）减少，存在于当前的控制算法，当面对网络拥塞。我们已经实现了我们的算法作为一个Linux内核模块。通过仿真和实验分析，我们表明，我们的算法实现了一个低标准差的RTT和起搏速率的目标，即使在瓶颈链路被充分利用。在多个流的情况下，我们可以为每个流分配不同的速率，只要速率之和小于瓶颈速率，它们就可以以低标准差维持其分配的起搏速率。即使流具有不同的RTT，也可以实现这一点。
2020-02-23 cs.NI
Multipath IP Routing on End Devices: Motivation, Design, and Performance
现在，大多数终端设备都配备了多个网络接口。应用程序可以利用所有可用的接口，并受益于多路径传输。多路径TCP（MPTCP）是近年来提出的一种在传输层实现多路径传输的协议，引起了学术界和工业界的广泛关注。然而，MPTCP仅支持基于TCP的应用，并且其多路径路由灵活性有限。在本文中，我们研究了从终端设备的网络层编排多路径传输的可能性，并开发了一个多路径IP（MPIP）的设计，包括信令，会话和路径管理，多路径路由，和NAT穿越。我们在Linux和Android内核中实现了MPIP。通过控制实验室实验和互联网实验，我们证明了MPIP可以有效地实现在网络层的多径增益。它不仅支持传统的TCP和UDP协议，还可以与MPTCP无缝协作。通过促进用户定义的定制路由，MPIP可以以协调的方式路由来自竞争应用的流量，以最大限度地提高聚合用户体验质量。
2017-09-17 cs.NI
Design and Implementation of Fair Congestion Control for Data Centers Networks
在数据中心中，复合突发业务的性质以及小的带宽延迟积和交换机缓冲器导致了传统的拥塞控制机制（例如TCP）不能很好地处理的若干拥塞问题。现有的工作试图通过修改TCP以适应数据中心的操作性质来解决这个问题。这在私人环境中实际上是可行的，但在公共环境中，这种修改是禁止的。因此，在这项工作中，我们设计了简单的基于交换机的队列管理来充分处理这种拥塞问题。这种方法不需要修改TCP发送方和接收方算法，从而可以在公共数据中心轻松无缝地部署。我们提出了一个理论分析，以显示该计划的稳定性和有效性。我们还提出了三种不同的实际实现（作为Linux内核模块和OpenvSwitch的附加功能），并给出了NS-2模拟和在小型测试床集群中实际部署的实验的数值结果，以显示其在实现高吞吐量的整体，良好的公平性和延迟敏感流的短流完成时间的有效性。
2020-12-01 cs.NI
ALCS: An Adaptive Latency Compensation Scheduler for Multipath TCP in Satellite-Terrestrial Integrated Networks
针对星地一体化网络中多路径TCP调度面临的异构、不稳定和切换挑战，提出ALCS调度器，通过融合RTT、拥塞窗口、在途排队数据包及卫星轨迹信息并采用自适应延迟补偿与主动切换管理，在Linux内核实现后较基准算法吞吐量提升9.8%至44.0%。
2025-03-11 cs.NI
2BRobust -- Mitigating TCP BBR Performance Degradation in Virtual Machines under CPU Contention
Osnabrück University（奥斯纳布吕克大学）
研究在CPU竞争下BBR在虚拟机中的性能退化问题，开发测量框架揭示其吞吐量在竞争中下降，提出BBR补丁通过监控字节和调整速率来缓解问题，避免互联网范围转变损害整体健壮性。
2026-07-22 cs.NI
Leveraging Coupled BBR and Adaptive Packet Scheduling to Boost MPTCP
针对多路径TCP（MPTCP）的传输性能，已经提出了很多优化算法。然而，现有的MPTCP协议在有损和不断变化的网络中仍然远远不能令人满意，因为它们基于丢失的拥塞控制和难以管理多个子流。最近，一种基于拥塞的拥塞控制（BBR）被提出来通过更好地利用带宽来提高TCP传输性能。由于BBR的优越性能，我们尝试将其应用到MPTCP中，为此，需要重新设计MPTCP的耦合拥塞控制，并开发一个能够有效利用BBR特性的功能调度器，以提高性能。在本文中，我们首先提出耦合BBR作为一个耦合的拥塞控制算法的MPTCP，以实现高吞吐量和稳定的发送速率在有损网络的情况下，保证公平与TCP BBR流和均衡的拥塞。然后，为了进一步提高性能，我们提出了一个自适应冗余和逐包（AR\&P）调度器，其中包括两种调度方法，以提高适应性，在高度动态的网络场景和保持在非对称网络中的数据包传递的顺序。基于Linux内核的实现和实验在两个测试床和真实的网络场景中，我们表明，该方案不仅提供了更高的吞吐量，但也提高了鲁棒性，并在一些苛刻的情况下，减少乱序数据包。
2021-06-11 cs.NI
Rate Control Adaptation for Heterogeneous Handovers
我们提出了增强TCP友好的速率控制机制（TFRC），旨在更好地处理流动性的情况下发生的间歇性连接。我们的目标是快速适应新的网络条件，并更好地支持实时应用，用户感知的质量取决于即时传输速率。我们建议在断开连接之前暂停传输，以Freeze-TCP的启发方式，并在重新连接后通过探测网络来扩展解决方案，以充分利用新的可用容量。我们首先介绍了一个数字模型的TFRC的性能后，网络切换，并使用它来评估潜在的性能增益为现实的网络参数。然后，我们描述了一组TFRC的补充，以实现这些收益。ns-2和Linux的数据报拥塞控制协议（DCCP）中的实现已被修改以支持这些增强功能。原始和修改后的DCCP的实验结果的比较，提出了一些示例的移动性场景。因此，我们展示了所提出的修改如何在断开连接后实现更快的恢复，以及对新可用网络条件的显著改进调整和视频流应用的体验质量（QoE）的改善。
2013-10-21 cs.NI
Agile Network Access Control in the Container Age
Linux容器，例如Docker管理的容器，是打包和部署复杂应用程序的一种越来越流行的方式。然而，分布式微服务部署的网络访问控制的基本安全原语通常被忽略或留给网络运营团队。低级网络访问控制列表不能适当地强制执行高级应用程序特定的安全要求。除了粗粒度的虚拟网络分离，Docker既不支持应用程序开发人员指定，也不支持网络运营商在容器之间实施细粒度的网络访问控制。在一个虚构的故事中，我们跟随DevOp工程师Alice了解Web应用程序的生命周期。从最初的设计和软件工程，通过网络操作和自动化，我们显示的任务预期的爱丽丝，并提出工具支持，以帮助。作为一名全栈DevOp，Alice参与了高层设计决策以及底层网络故障排除。重点是网络访问控制，我们展示了在今天的政策管理的缺点，并勾勒出一个工具支持的解决方案。我们调查了相关的学术工作，并表明，许多现有的工具无法桥接不同层次的抽象全栈工程师正在操作。我们的工具集正式验证使用Isabell/HOL，并作为开源。
2019-03-02 cs.CR cs.NI
Implementation and Evaluation of Data Center Congestion Controller with Switch Assistance
在这项工作中，我们提供了一个交换机辅助的拥塞控制算法的设计和实现的数据中心网络（DCN）。特别是，我们提供了一个原型的交换机驱动的拥塞控制算法，并部署在一个真正的数据中心。该原型基于对交换机软件的一些简单修改。算法对交换机的修改是为了使交换机能够修改数据包报头中的TCP接收窗口字段。通过这样做，算法可以强制执行预先计算的（或目标速率）以限制源处的发送速率。因此，该算法不需要修改被认为不受DCN运营商控制的TCP源或接收器代码（例如，在其中VM由租户维护的公共云中）。本文详细介绍了两种实现，一种是作为Linux内核模块，另一种是作为著名的软件交换机Open vSwitch的附加功能。然后，我们提出了评估结果的基础上，在一个小的测试平台上部署的设计实验，以证明所提出的技术在实现高吞吐量，良好的公平性，并为延迟敏感流短流完成时间的有效性。
2021-06-26 cs.DC cs.NI
eBandit: Kernel-Driven Reinforcement Learning for Adaptive Video Streaming
University of Southern California（南加州大学）
eBandit通过将网络监控和ABR算法选择移至Linux内核，利用eBPF实现更高效的自适应视频流传输，实验证明其在异构移动环境下能显著提升QoE。
2026-04-14 cs.AI cs.NI
Edge-Served Congestion Control for Wireless Multipath Transmission with a Transformer Agent
Beijing Jiaotong University（北京交通大学）
Jazz通过基于Transformer的代理和解耦架构，提升无线多路径传输的拥塞控制效率，实现更高的带宽利用率和稳定的网络性能。
2025-12-23 cs.NI
SCENIC: Stream Computation-Enhanced SmartNIC
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Seoul National University（首尔大学）
SCENIC通过将智能网卡数据路径作为流计算子系统，实现了高性能网络数据处理与灵活控制路径的结合，兼顾带宽和定制化需求。
2026-04-16 cs.AR cs.DC cs.NI
