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随着云计算的快速发展,云用户可以通过网络随时随地按需访问可配置资源池中的计算、网络、存储、软件等资源。作为通信基础设施的数据中心网络是数据中心内互连大规模服务器的网络,用于服务器间大量数据的传输和交换。数据中心网络是数据中心的核心部分,已成为各界关注和研究的热点。当前数据中心网络主要采用普通商用交换机以水平扩展的方式互连云计算服务器,通过服务器间的协同通信来完成任务。服务器之间需要频繁的通信,因此数据中心网络的性能成为影响云计算业务服务质量的重要因素之一。云计算数据中心网络具有高带宽、低时延等特性,在普遍存在的多对一通信模式下,存在传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)吞吐量坍塌的问题,并且数据中心网络中混合流量的传输性能需求不同,小流易受大流影响难以满足应用截止时间要求。此外,传统TCP技术以流为单位的带宽分配方式应用于数据中心网络时,无法为租户间提供严格的性能隔离,正常租户应用易受干扰。为解决上述问题,研究数据中心网络的TCP拥塞控制机制和带宽分配算法十分必要。本论文首先针对数据中心网络多对一通信流量产生TCP Incast拥塞导致吞吐量降低,以及小流易受大流影响难以满足应用截止时间要求等问题,提出了差分流传输控制协议DFTCP(Differentiated Flow Transmission Control Protocol)。DFTCP对TCP流进行分类,当网络拥塞时,基于网络状态信息和流分类信息调节TCP拥塞窗口。仿真实验结果表明:与传统TCP相比,DFTCP有效地避免TCP Incast拥塞导致的吞吐量崩溃,而与DCTCP(Data Center Transmission Control Protocol)相比,DFTCP能够减少小流传输完成的时间。另外本论文针对多租户数据中心网络,设计了一种最小接入保证带宽分配机制。该机制在发送端通过加权公平队列调度租户虚拟机流量,在接收端基于检测到的接收速率调节TCP流接收窗口实现速率调节。仿真实验结果表明:与传统以流为单位的带宽分配机制相比,该机制能够实现性能隔离,与静态预留分配方式相比,该机制能够提高网络利用率。本论文设计的差分流传输控制协议和最小接入保证带宽分配机制能有效提高网络性能,对数据中心网络拥塞控制和带宽分配的研究与应用具有一定的参考价值。