计算机网络——传输层-拥塞控制原理

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拥塞

• 太多发送主机发送了太多数据或者发送速度太快，以至于网络无法处理

表现：

• 分组丢失（路由器缓存溢出）
• 分组延迟过大（在路由器缓存中排队）

拥塞代价

• 排队时延 分组传输速率接近链路容量时，即使是在交换机缓存无穷大的情况下，分组承受极大的排队时延。
• 丢包重传 交换机缓冲溢出导致丢包，发送方必须进行分组重传
• 冗余重传 冗余副本，发送方在分组时延过大（但并未丢失）的情况下进行不必要的重传，导致交换机利用其链路带宽来转发不必要的副本。
• 劳而无功 当一个分组被丢弃时，该分组路径上的上游路由器用于转发该分组的传输容量被浪费了

拥塞控制方法

端到端拥塞控制

• 网络层没有为运输层拥塞控制提供显示支持。对网络中存在的拥塞，端系统必须通过对网络行为（loss，delay，RTT）的观察来推断之。

• TCP采取这种方法

网络辅助的拥塞控制

• 网络层构件（路由器）向发送方提供关于网络中拥塞状态的显示反馈信息。

拥塞信息从网络层到发送方的反馈方式有二：

1. 直接反馈信息 网络层路由器发送特殊分组告知发送方自身处在拥塞状态
2. 间接反馈信息 路由器标记从发送方流向接收方的分组中的某个字段来指示拥塞状态。接收方收到带该标记的分组后，向发送方通知该网络拥塞信息。

ATM ABR 拥塞控制

• ATM ABR 技术使用了基于网络辅助的拥塞控制

• ATM 采用虚电路机制下的分组交换。即通信路径上的每台交换机都维护虚电路状态。

• ATM提供弹性数据传输服务。网络轻载时，ABR服务会充分利用空闲带宽；网络拥塞时，ABR服务会将传输速率抑制为某预先确定的最小传输速率。

• ATM分组分两类，数据信元和资源管理信元。

• 资源管理信元用于在主机，交换机间传递网络拥塞相关信息。

• 间接信息反馈
  发送方在一组数据信元中夹杂一个资源管理信元，路径上的交换机可以修改该资源管理信元，接收方收到该信元后可修改该信元并将之返回给发送方。

• 直接信息反馈
  交换机可产生资源管理信元并直接将该信元发往发送方。