1、流量控制和擁塞控制擁塞控制在某段時(shí)間，若對(duì)網(wǎng)絡(luò)中某資源的需求超過(guò)了該資源所能提供的可用部分，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞產(chǎn)生擁塞(congestion)。出現(xiàn)資源擁塞的條件 對(duì)資源需求的總和 可用資源若網(wǎng)絡(luò)中有許多資源同時(shí)產(chǎn)生擁塞，網(wǎng)絡(luò)的性能就要明顯變壞，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量將隨輸入負(fù)荷的增大而下降。擁塞控制與流量控制的關(guān)系擁塞控制所要做的都有一個(gè)前提，就是網(wǎng)絡(luò)能夠承受現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。擁塞控制是一個(gè)全局性的過(guò)程，涉及到所有的主機(jī)、所有的路由器，以及與降低網(wǎng)絡(luò)傳輸性能有關(guān)的所有因素。 流量控制往往指在給定的發(fā)送端和接收端之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信量的控制。 流量控制所要做的就是抑制發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，以便使接收端來(lái)得

2、及接收。提供的負(fù)載吞吐量理想的擁塞控制擁塞死鎖（吞吐量 = 0）無(wú)擁塞控制實(shí)際的擁塞控制輕度擁塞0擁塞控制所起的作用直接死鎖直接死鎖即由互相占用了對(duì)方需要的資源而造成的死鎖。例如兩個(gè)結(jié)點(diǎn)都有大量的分組要發(fā)往對(duì)方，但兩個(gè)結(jié)點(diǎn)中的緩存在發(fā)送之前就已經(jīng)全部被待發(fā)分組占滿了。當(dāng)每個(gè)分組到達(dá)對(duì)方時(shí)，由于沒(méi)有地方存放，只好被丟棄。發(fā)送分組的一方因收不到對(duì)方發(fā)來(lái)的確認(rèn)信息，只能將發(fā)送過(guò)的分組依然保存在自己結(jié)點(diǎn)的緩存中。這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)就這樣一直互相僵持著，誰(shuí)也無(wú)法成功地發(fā)送出一個(gè)分組。A4A2A1B3C1B1B2C3B4A3C2路由器 P路由器 Q路由器 R主機(jī) Hp報(bào)文A、B和C經(jīng)過(guò)路由器P、Q和R發(fā)往主機(jī)H。

3、p每一報(bào)文由4個(gè)分組構(gòu)成。每個(gè)路由器的緩存只能容納4個(gè)分組。p路由器R已為報(bào)文A預(yù)留了4個(gè)分組的緩存。p由于分組A3還未到達(dá)，所以目前還不能交付給主機(jī)H。p分組A3暫存于路由器P的緩存中，它無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)到路由器Q，p因?yàn)槁酚善鱍的緩存已全占滿了。 重裝死鎖(reassembly deadlock)擁塞控制的一般原理?yè)砣刂剖呛茈y設(shè)計(jì)的，因?yàn)樗且粋€(gè)動(dòng)態(tài)的（而不是靜態(tài)的）問(wèn)題。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)正朝著高速化的方向發(fā)展，這很容易出現(xiàn)緩存不夠大而造成分組的丟失。但分組的丟失是網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的征兆而不是原因。在許多情況下，甚至正是擁塞控制本身成為引起網(wǎng)絡(luò)性能惡化甚至發(fā)生死鎖的原因。這點(diǎn)應(yīng)特別引起重視。開環(huán)控制和閉環(huán)控

4、制開環(huán)控制方法就是在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)事先將有關(guān)發(fā)生擁塞的因素考慮周到，力求網(wǎng)絡(luò)在工作時(shí)不產(chǎn)生擁塞。 閉環(huán)控制是基于反饋環(huán)路的概念。屬于閉環(huán)控制的有以下幾種措施： 監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以便檢測(cè)到擁塞在何時(shí)、何處發(fā)生。將擁塞發(fā)生的信息傳送到可采取行動(dòng)的地方。調(diào)整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行以解決出現(xiàn)的問(wèn)題。擁塞產(chǎn)生的原因 緩沖區(qū)容量有限傳輸線路的頻帶有限結(jié)點(diǎn)處理能力有限由于網(wǎng)絡(luò)中某部分剛發(fā)生故障擁塞控制的策略 緩沖區(qū)預(yù)分配信息包丟棄法定數(shù)擁塞控制法流量控制抑制信息包法限制輸出隊(duì)的長(zhǎng)度分組交換網(wǎng)的擁塞控制擁塞對(duì)分組交換網(wǎng)的影響 分組交換網(wǎng)的隊(duì)列 分組交換網(wǎng)的擁塞控制從擁塞的結(jié)點(diǎn)向一些或所有的源結(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制分組。依據(jù)路由選擇

5、信息。利用端對(duì)端的檢測(cè)分組。允許分組交換結(jié)點(diǎn)在分組經(jīng)過(guò)時(shí)在分組上添加擁塞信息。幀中繼的擁塞控制 擁塞的影響 幀中繼擁塞控制技術(shù) 技術(shù)類型功能要點(diǎn)丟棄控制丟棄策略為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)丟棄哪些幀提供指導(dǎo)DE比特反向顯式擁塞指示擁塞避免向端系統(tǒng)提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的指導(dǎo)BECN比特前向顯式擁塞指標(biāo)擁塞避免向端系統(tǒng)提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的指導(dǎo)FECN比特隱式擁塞指示擁塞恢復(fù)端系統(tǒng)根據(jù)幀丟失情況推斷是否發(fā)生擁塞高層PDU序號(hào)幀中繼擁塞控制技術(shù)丟棄策略。當(dāng)擁塞足夠嚴(yán)重時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就要被迫將幀丟棄。擁塞避免。在剛一出現(xiàn)輕微的擁塞跡象時(shí)用一些信令機(jī)制及時(shí)使擁塞避免過(guò)程開始工作。擁塞恢復(fù)。在已出現(xiàn)擁塞時(shí)，擁塞恢復(fù)過(guò)程可阻止網(wǎng)絡(luò)徹

6、底崩潰。利用顯式信令避免擁塞前向顯式擁塞通知前向顯式擁塞通知 FECN (Forward Explicit Congestion Notification) 若某結(jié)點(diǎn)將若某結(jié)點(diǎn)將 FECN 置為置為1，表明與該幀在同方向傳輸?shù)膸砻髋c該幀在同方向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而產(chǎn)生時(shí)延。可能受網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而產(chǎn)生時(shí)延。反向顯式擁塞通知反向顯式擁塞通知 BECN (Backward Explicit Congestion Notification) 若某結(jié)若某結(jié)點(diǎn)將點(diǎn)將BECN置為置為1即指示接受者，與該幀反方即指示接受者，與該幀反方向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響產(chǎn)生時(shí)延。向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁

7、塞的影響產(chǎn)生時(shí)延。BECNFECN利用隱式信令進(jìn)行擁塞恢復(fù)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)丟棄幀時(shí)就產(chǎn)生了隱式信令(implicit signaling)。這種情況由端用戶用更高層的端到端協(xié)議(如LAPF協(xié)議)進(jìn)行檢測(cè)。一旦檢測(cè)出，端用戶的軟件就可以判斷在網(wǎng)絡(luò)中擁塞發(fā)生了。當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，就逐步減小窗口，這樣就可以逐漸減少網(wǎng)絡(luò)中所傳送的幀。速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) CIR 是對(duì)特定的幀中繼連接中，用戶和網(wǎng)絡(luò)共同協(xié)商確定的用戶信息傳送速率的門限數(shù)值。CIR 數(shù)值越高，幀中繼用

8、戶向幀中繼服務(wù)提供者交納的費(fèi)用也就越多。速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) 只要端用戶在一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò) CIR，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)，幀中繼網(wǎng)絡(luò)就可能會(huì)丟棄用戶所發(fā)送的某些幀。速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) 每個(gè)幀中繼結(jié)點(diǎn)都應(yīng)使通過(guò)該結(jié)點(diǎn)的所有連接的 CIR的總和不超過(guò)該結(jié)點(diǎn)的容量，即不能超過(guò)該結(jié)點(diǎn)的接入速率(access

9、rate)。 速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) 雖然使用了“承諾的”這一名詞，但當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率不超過(guò) CIR 時(shí)，網(wǎng)絡(luò)并不保證一定不發(fā)生幀丟棄。速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) CIR 是用來(lái)限制用戶在某一段測(cè)量時(shí)間間隔 Tc內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù)的平均數(shù)據(jù)率。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)必須把一些幀丟棄時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將首先選擇超其 CIR 值的那些連接上的幀予以丟棄

10、。 速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) 如果幀的速率總是小于 CIR，那么所有的幀都被打上高優(yōu)先級(jí)的標(biāo)志（DE 比特置 0）。 這在一般情況下傳輸是有保證的。速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) 若數(shù)據(jù)率僅在不太長(zhǎng)的時(shí)間間隔大于 CIR，則網(wǎng)絡(luò)可以將這樣的幀置為 DE = 1，并在可能的情況下進(jìn)行傳送（即不一定丟棄，視網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度而定）。

11、 速率接入速率 R測(cè)量時(shí)間間隔 Tct承諾的信息速率 CIR用戶在 Tc 內(nèi)的平均數(shù)據(jù)率承諾的信息速率 CIR(Committed Information Rate) 若數(shù)據(jù)率超過(guò) CIR 的時(shí)間較長(zhǎng)，以致注入到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)所設(shè)定的最高門限值，則應(yīng)立即丟棄該連接上傳送的幀。 ATM的擁塞控制 ATM通信量與擁塞控制的要求 網(wǎng)絡(luò)中的主要通信量并不服從通信量控制。 與網(wǎng)絡(luò)中傳播的時(shí)延相比，信元的傳輸時(shí)間大幅度下降，由于這個(gè)原因而導(dǎo)致了反饋遲緩。 通常ATM網(wǎng)絡(luò)可以支持范圍很廣的各種應(yīng)用，其容量需求從幾個(gè)kbps到幾百個(gè)Mbps不等。因此相對(duì)單純的擁塞控制機(jī)制通常在頻譜上首尾難以兼顧。 A

12、TM網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用可能會(huì)生成差異很大的通信量模式(例如，恒定比特速率的數(shù)據(jù)源與可變的比特速率數(shù)據(jù)源之間)。同樣，傳統(tǒng)的擁塞控制技術(shù)很難做到公平地對(duì)待這種差異。 ATM網(wǎng)絡(luò)上不同的應(yīng)用需要不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(例如，話音和視像傳輸需要時(shí)延敏感的服務(wù)，而數(shù)據(jù)傳輸需要數(shù)據(jù)丟失敏感的服務(wù))。 極高的交換和傳輸速率使得ATM網(wǎng)絡(luò)在擁塞和通信量方面更加難以控制。信元時(shí)延偏差 由網(wǎng)絡(luò)引起的信元時(shí)延偏差可能是最小ATM協(xié)議的設(shè)計(jì)就是為了使中間交換結(jié)點(diǎn)上的處理開銷最小。為了適應(yīng)ATM網(wǎng)絡(luò)的高速度，ATM交換機(jī)必須設(shè)計(jì)來(lái)提供極高的吞吐量。使信元時(shí)延偏差變得惹人注目的因素是擁塞。通信量控制 網(wǎng)絡(luò)資源管理連接許可控制使用參數(shù)

13、控制優(yōu)先級(jí)控制快速資源管理ATM的擁塞控制許可證控制資源預(yù)訂基于速率的擁塞控制選擇性信元丟棄顯式前向擁塞指示流量控制 流控協(xié)議的層次關(guān)系流控協(xié)議的層次關(guān)系 鏈路層：即在相鄰兩結(jié)點(diǎn)之間的一條鏈路上實(shí)行流控，稱為“結(jié)點(diǎn)-結(jié)點(diǎn)流控”。 網(wǎng)絡(luò)層：即在一條虛擬線路兩端的源結(jié)點(diǎn)與宿結(jié)點(diǎn)之間實(shí)行流控，稱為“源點(diǎn)-宿點(diǎn)流控”。 訪網(wǎng)層：即在用戶主機(jī)訪問(wèn)通信子網(wǎng)的進(jìn)網(wǎng)線路對(duì)進(jìn)入通信子網(wǎng)的業(yè)務(wù)量實(shí)行流控，稱為對(duì)通信子網(wǎng)的“全局性流控”。 傳送層：即在用戶對(duì)的源主機(jī)與宿主機(jī)之間實(shí)行流控，稱為“主機(jī)-主機(jī)流控”。結(jié)點(diǎn)-結(jié)點(diǎn)流量控制 停止等待流量控制 滑動(dòng)窗口流量控制 源點(diǎn)-宿點(diǎn)流量控制 預(yù)約發(fā)送法窗口控制法結(jié)點(diǎn)與主機(jī)之間的流量控制 局部擁塞測(cè)量：在源結(jié)點(diǎn)上測(cè)量該結(jié)點(diǎn)緩沖池的占據(jù)率。全局擁塞測(cè)量：估計(jì)整個(gè)子網(wǎng)內(nèi)所占用的全部緩沖器數(shù)目。選擇性擁塞測(cè)量：對(duì)選定的通路上的緩沖池占據(jù)率進(jìn)行測(cè)量。源主機(jī)-宿主機(jī)流量控制 可變大小的緩沖區(qū) TCP 的流量控制SEQ = 1SEQ = 201SEQ = 401SEQ = 301SEQ = 101SEQ = 501ACK = 201, WIN = 300ACK = 601, WIN = 0ACK = 501, WIN = 200主機(jī) A主機(jī) B允許 A 再發(fā)送