网络规划设计师考试拥塞控制方法

网络规划设计师 责任编辑:LIUJILEI 2013-07-17

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摘要:1.633拥塞控制方法从拥塞控制方法施行的位置来分,可以分为基于终端的拥塞控制和基于链路(路由器)的拥塞控制。链路方法在网络设备(如路由器和交换机)中执行,作用是检测网络拥塞的发生,产生拥塞反馈信息。终端方法在主机和网络边缘设备中执行,作用是根据反馈信息调整发送速率。拥塞控制算法设计的关键问题是如何生成反馈信

1.633拥塞控制方法

从拥塞控制方法施行的位置来分,可以分为基于终端的拥塞控制和基于链路(路由 器)的拥塞控制。链路方法在网络设备(如路由器和交换机)中执行,作用是检测网络 拥塞的发生,产生拥塞反馈信息。终端方法在主机和网络边缘设备中执行,作用是根据 反馈信息调整发送速率。拥塞控制算法设计的关键问题是如何生成反馈信息和如何对反馈信息进行响应。

  1.拥塞控制的链路方法。

拥塞控制的链路方法假定网络传输流的端设备对丢包和标记做出响应,并调整自身 的吞吐量,这种假设是与TCP的拥塞控制相对应的。

传统网络设备采用PQM (被动队列管理)来管理网络中间节点数据包的排队,它采 用FIFO的Drop-tail丢包策略,仅在输入队列溢出时进行丢包,这种方式容易产生 Lock-out (锁外),Full-queues (满列)和 Global synchronization (全局同步)等问题。虽 然采用Random-drop和Drop^front丢包策略可以避免Lock-out问题,但是却无法解决满 队列和全局同步引起的振荡问题。

为了缓解上面提到的这些问题,出现了 AQM (主动队列管理)技术。AQM是路由 器在队列充满之前丢包,这样端节点便能在队列溢出前对拥塞做出反应,从而达到避免 拥塞的目的。以AQM技术为基础又进一步提出了一些改进和优化方法。

2.拥塞控制的终端方法

1)TCP拥塞控制

使用最广泛的基于终端的拥塞控制方法是TCP协议的拥塞控制算法。TCP是目前在 互联网中使用最广泛的传输协议。广义的来讲,TCP拥塞控制的概念是每个源端判断当 前网络中有多少可用容量,从而知道它可以安全完成传送的分组数。一旦某个源端有这 么多分组在传送,它用确认(ACK)信号的到达表明它有一个分组已经离开网络,因而 它不需要增加拥塞级别就可以安全地向网络中发送一个新的分组,通过使用确认信息来 协调分组的传送,TCP称为自同步(self-clocking)的。

TCP拥塞控制机制包括慢启动(slow start)、拥塞避免、快速重传(fast retransmit)、 快速恢复(&strecovery)、选择性应答(SACK)等。通过在终端上对网络的拥塞情况做 出适当的调整,可以大大提高网络传输的性能,减少拥塞发生的可能性。

TCP中使用的拥塞控制算法己经成为保证目前互联网稳定性的重要因素。

2)ECN (Explicit Congestion Notification)

由于目前TCP使用丢包作为隐式的拥塞指示信号,即发送方检测到重复的ACK或 者重传超时的时候认为发生拥塞,这种机制在用于检测拥塞时开销较大,需要等待较长 的周期才能发现拥塞,降低了拥塞控制的效率。为此,显示拥塞通告算法ECN可以减 少由于不必要的丢包产生的延时。其主要思想是通过路由器对拥塞的判断,显示的设置 拥塞标记,发送端主机通过网络中返回的带拥塞反馈标记的包发现拥塞。

3)XCP 和 VCP

随着互联网的发展,端到端带宽时延积逐渐增大,传统的TCP算法逐渐暴露出它的 问题。TCP的加式增加相对于网络带宽显得过于缓慢,往往不能充分地利用链路资源, 因此,不少算法都针对大带宽时延积网络提出MIMD (积式增加积式减少),提高慢启 动速度等方案,这些算法一方面针对大带宽时延积网络做出了优化,但另一方面也失去 了对小带宽时延积网络的适应性。

针对这些问题,提出了一种新的互联网拥塞控制机制XCP.XCP (explicit Control Protocol)事实上是对ECN机制的一种扩充,它的主要思想是充分利用网络中间节点对 链路带宽的认知,为端到端拥塞控制机制提供比是否发生拥塞更多和更有效的网络带宽 提示,从而使控制机制能够更快的适应当前的网络状况。

VCP (Variable-structure congestion Control Protocol)协议是一个新的传输协议。该 算法可以认为是在ECN和XCP算法的基础上发展而来,它继承了 ECN和XCP利用路 由器提供拥塞指示的思想,但它试图避免大幅度修改传统TCP+AQM/ECN网络的主要 结构,利用现有的ECNbit达到与XCP类似的性能。

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