計算機通信網絡中基于速率的端對端擁塞控制

侯英鵬

[摘 要] 隨著我國社會的進步和科技的不斷發展，我國的網絡普及程度不斷提高，并且我國的網絡技術發展速度也在逐步加快。如今我們生活在一個互聯網的時代當中，似乎我們生活中大部分的事情都可以用網絡解決，衣食住行沒有一種是網絡不能幫到我們的。大到行政審批、稅務報表，小到訂餐約車，網絡給我們生活帶來的便利不可想象。但是網絡的發達與使用人數及頻率的增多也使得計算機通信網絡的擁塞現象頻繁地出現，這種現象將會給我們使用網絡帶來極大的不便。這種擁塞現象大部分是基于速率的端對端控制不利所引起的。本文將對這種端對端擁塞現象的出現原因及控制策略進行分析。

[關鍵詞] 通信網絡；速率；端對端；擁塞；控制

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 01. 086

[中圖分類號] TP393.07 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2017）01- 0153- 02

0 引 言

我國的計算機通信網絡經濟發展速度很快，無論是阿里、百度還是騰訊這些計算機通信網絡巨頭都代表著我國在互聯網方面的成就。計算機通信網絡也的確給我們的生活帶來了很多的方便，并且帶動了我國很多行業的協同發展，例如餐飲業、快遞業和物流業。不過計算機通信網絡的快速發展和用戶數量的極速增加也使得互聯網的運行狀態在很多時候并不理想，經常會出現網絡擁塞的現象，大部分的網絡擁塞都是由于計算機通信網絡速率的端對端擁塞引起的。今天筆者就來和談一談關于計算機通信網絡中給予速率的端對端擁塞現象及對其進行控制的方法。

1 計算機通信網絡中端對端擁塞產生的原因

產生擁塞的根本原因在于網絡中被共享的資源有限，不能滿足網絡用戶的要求。通過結點的存儲轉發的網絡，其主要資源是鏈路的傳輸頻帶與結點中的緩存區。我們簡單的進行概括擁塞的原因就在于緩存空間有限，沒有閑置的緩存接受更多的新分組數據從而引發了擁塞現象。下面我們就具體開分析一下擁塞產生的原因。

1.1 緩沖區空間有限導致了網絡擁塞

通常來講，一個節點都會連接數個物理鏈路，而每一條物理鏈路當中都會設置相應的一組進程，在設置進程的同時也會對其進行緩沖池的設置，而這些緩沖池都是共用的，共用緩沖池本身還承擔著對每一個分組中的進程進行使用的功能，而一旦信息的流量過大就會使得緩沖池的空間徹底被占用，沒有多余的空間來容納后續的新分組，最終造成擁塞的現象出現。緩沖區有限造成的擁塞應當說是較為常見的一種擁塞現象。

1.2 網絡節點的處理能力有限導致網絡擁塞

結點是網絡中的支路端點，其承載著對分組數據的處理工作，但是結點的處理能力是相對有限的，如果分組數據數量到達結點的速度太快就會導致結點的處理能力不足，導致結點無法處理如此多而龐大的數據，這樣就非常容易使得結點中滯留的分組越來越多最終也會引發擁塞現象。

1.3 有限的傳輸線路頻帶引發網絡擁塞

傳輸線路頻帶有限也是產生擁塞現象的主要愿意之一，如果在傳輸線路的設置時，只有一條輸入線路和一條輸出線路，那么這樣的設計是不會產生擁塞現象的，但是如果有多條的輸入線路而只有一條輸出線路則會使得輸出線路傳輸過量的輸入信息，而輸出線路的傳輸量是有限的，一旦超載過多就會造成擁塞現象的出現，這就像是一個水池只有一條排水管卻有四條與排水管流量一樣的進水管，那么在開始時或許水池還能容納一定的水量，但是時間一長勢必會造成排水量小于進水量最終造成水池中的水溢出。

2 針對網絡擁塞的控制策略

既然我們了解了擁塞的原因，那么接下來我們要做的就是對這種擁塞進行解決，對于不同種類的擁塞原因我們應當采取不同的擁塞控制策略從而在根本上保證擁塞的控制效果。下面我們就來具體說一說控制擁塞的策略。

2.1 將緩沖區進行預分配

緩沖區有限是引起擁塞的主要原因之一，因此我們首先要解決的也是對于緩沖區有限造成的擁塞問題，緩存區的大小是很難改變的，因此我們在不改變緩沖區大小的前提下，想要解決擁塞問題就必須從緩沖區的利用方式上進行改變。我們采用了緩沖區預分配的方式來控制擁塞。首先要做的就是對分組交換的協議進行修改，讓每個呼叫請求分組在它所經過的交換結點中預定一個或多個數據緩沖區。如果呼叫請求分組到達時，交換結點的緩沖區都被占用，則要需要另外尋找路徑，或者是返回一個忙信號給呼叫請求者。這樣做的結果是，只要是呼叫請求連接成功了，就不會因無空緩沖區而產生擁塞。

2.2 對輸出隊的長度進行有效的控制

發生網絡擁塞的原因大部分是由于分組輸出隊的長度過長沒有限制導致一個分組就完全占據了緩沖區從而造成了網絡擁塞。我們如果想要解決網絡擁塞可以從這方面入手，我們可以對分組輸出隊的長度進行限制即當分組輸出隊達到了規定的長度就無法進入緩沖區。我們可以在源節點中設置監督程序使其能夠在一定的周期內對分組輸出隊的長度進行檢測，如果發現了過長的分組輸出隊則拒絕其進入緩沖區，如果長度合格則允許其進入緩沖區。實驗中證明這樣的方式對于減少網絡擁塞是有著良好效果的，并且不會對網絡的傳輸性能造成太多的影響。

2.3 采用較為激進的信息丟包法

信息包丟棄法正好與第一種緩沖區預分配方法的控制機制相反，這種控制方法一改第一種緩沖區預分配當中對于緩沖區進行預先的保留，而是將緩沖區在開始時就不做任何的保留。這種信息包丟棄法實際上很好理解，它的原理就是當緩沖區中的數據達到極限后，繼續向緩沖區流入的信息包就被丟棄，即一旦緩沖區處在滿負荷狀態就不會再接受新的信息包，以這樣的方式防止信息擁塞的出現。這種方式有兩種做法，種做法是暫時將信息包拷貝到虛電路當中，當緩沖區內的信息包數量減少再將這些拷貝的信息包放入緩沖區加以處理，另一種則是直接丟棄讓信息包的發送者重新對信息包進行發送直到緩沖區內有空閑地方再對該信息包進行處理。無論是哪一種方式，這種信息包丟棄法都是一種較為過激的解決網絡擁塞的方式。不過我們可以將這種方法進行改進，這種改進方法就是為每條輸入線路永久性地保留一塊緩沖區，以便能檢查所有輸入進來的信息包。

3 結 語

對于當今這個計算機信息網絡高度發達的信息化社會，網絡擁塞對于我們日常生活的影響并不亞于城市道路當中的交通堵塞，甚至在很多依靠網絡工作的人來講網絡擁塞帶來的后果要比普通的堵車更加讓其難以接受，因此我們要對這種網路擁塞采取必要的抑制措施從而使得這種現象減少發生，給我國人民帶來更加快速高效的網絡服務。

主要參考文獻

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