动态网络可靠传输技术

党的十八届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中明确提出实施网络强国战略以及与之密切相关的“互联网 ”行动计划。党的十九届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》中也提出，坚定不移建设制造强国、质量强国、网络强国、数字中国，推进产业基础高级化、产业链现代化，提高经济质量效益和核心竞争力。从全球范围看，信息化、网络化对经济、政治、文化、社会等各领域的渗透趋势越来越明显，成为推动经济社会转型、实现可持续发展、提升国家综合竞争力的强大动力。
作为网络强国战略的一部分，互联网传输技术也持续受到关注。当前，全球进入5G时代，5G技术已成为大国博弈的焦点。我国高度重视5G技术的发展，并在5G技术标准、产品研发等方面确立了竞争优势，为网络强国建设提供了重要的战略机遇。传统IP网络主要使用传输层的传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)传输数据，有研究显示，目前互联网中80%的数据流仍然是依靠TCP实现可靠传输的。因此，TCP的性能在很大程度上决定了互联网的传输性能。
随着计算机网络通信技术的快速发展以及网络用户的激增，新的链路技术和网络应用层出不穷，人们获取信息的方式更加多样，获取信息的途径更加便捷。基于不同链路技术构建的网络类型多种多样，这些网络中的设备性能各异。同时互联网新技术的应用场景不断丰富，各种新兴的网络应用不断涌现，网络传输的数据愈加多样化。网络数据多样化和低层设备差异化的特性，为高效的可靠传输协议的设计带来了挑战。
为了有效利用网络带宽资源，国内外研究者们针对不同网络环境的特点设计了不同的TCP改进版本，用于解决传统TCP传输协议面临的各类问题，例如带宽受限网络易产生的拥塞问题、广域网中路由过度缓存问题、数据中心网络中的Incast问题以及5G网络中的带宽和时延适应性问题，但这些协议仍然不能很好地适应动态网络的特性，在网络带宽利用率、时延、丢包率等方面性能的提升仍然十分有限，无法满足当前动态网络中用户对传输性能的需求。
作者所在团队一直从事网络传输协议的研究，有一定的研究积累。因此我们撰写此书，希望将团队近几年的研究成果呈现出来，为需要了解和深入研究这一领域的学者提供有益的参考。

本书以可靠传输技术为中心，围绕影响动态网络传输性能的核心问题展开，包括带宽受限网络的拥塞问题、广域网中路由过度缓存问题、数据中心网络中的Incast问题、5G毫米波通信下的动态拥塞控制以及可靠传输机制的自适应问题。
本书在撰写过程中得到研究团队的通力协作，同时在撰写过程中，作者查阅了大量同行公开的研究资料，在此特别表示感谢。
本书从筹备至今，经历了多次修改和更新，即便如此，由于技术的飞速发展和作者知识的局限性，书中难免存在不足，希望读者不吝赐教，促进我们不断进步和提升。

王敏2022年8月于昆明

本书从作者团队当前正在开展的研究出发，介绍网络可靠传输研究领域中的关键技术和研究成果。从网络可靠传输协议主要研究和解决的问题及其在动态的网络环境中面临的挑战展开，重点针对带宽受限网络的拥塞问题、广域网中路由过度缓存问题、数据中心网络中的 Incast 问题、5G 毫米波通信中的高动态适应性问题以及可靠传输机制的自适应问题进行研究，给出高效的网络传输机制和方法，为广大读者进行系统学习和深入研究提供参考。 本书可作为高等院校计算机、网络工程、物联网工程等专业本科生和研究生的选修教材或参考书。互联网技术研究与开发人员也可通过本书进一步了解网络传输技术。

王敏，云南师范大学副教授，硕士生导师。研究方向：物联网传输协议、网络安全。中国计算机学会会员。主持项目3项，参与国家级、省部级等各类项目10余项。发表论文20余篇，参编著作1部，副主编教材1部，发明专利授权1项，登记软件著作权2项。
袁凌云，云南师范大学教授，博士生导师。主要研究方向为物联网技术、无线传感器网络技术、区块链等。云南省高等学校网络空间安全教指委委员，云南省计算机学会智慧农业专委会副主任委员。2019年入选云南省万人计划青年拔尖人才，近年来承担国家自然科学基金项目1项、国家863计划项目子课题1项、人文社科青年基金项目1项、云南省应用基础研究计划面上项目2项、云南省教育厅项目1项，参与国家级省部级项目15项；出版专著1部（科学出版社《语义物联网》），参编著作2部，主编教材1部；发表学术论文60余篇；授权发明专利1项；获得软件著作权10余项。

（1）以不同网络中传输协议的性能问题为中心，针对一类问题给出解决方法，为解决未来网络中新的传输问题提供借鉴。
（2）内容覆盖现有网络中典型的传输问题，提出的方法均有较为完整和详细的理论分析。
（3） 所提方法均通过仿真实验或真实网络实验进行了充分验证，相比其他方法具有先进性，效果更好。