拥塞控制技术在网络中应用

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1、拥塞控制技术在网络中应用　　摘要：随着计算机信息技术的迅猛发展，网络的应用面越来越广，其中的数据流通量与日俱增，数据拥塞问题日益严重，传统的TCP拥塞控制技术已逐渐无法满足应用需求，科研人员一直致力于研究更为有效的拥塞控制技术。本文介绍了造成IP网络拥塞的原因，集中介绍了传统与新兴的各种拥塞控制技术，力图为进行更深入的研究做出贡献，观点仅供参考。【关键词】拥塞控制互联网路由器多媒体组播1拥塞控制技术应用背景及拥塞原因1.1拥塞控制技术应用背景6随着科学技术的不断发展，公民生活水平的不断提高，互联网的普及率越来越高，据CNNIC发布的第31次互联网络发展统计报告显示，目前我国有超过5.5亿互

2、联网用户，且增长率持续多年均超过35%，如此大量的网络用户，直接导致互联网数据流通量日益增加，各主干枝干网络越来越拥塞。与此同时，人们对数据传输质量的要求却从未降低。多种内网因素交替作用，为拥塞控制提出了更高的要求，传统的TCP/IP协议虽能从一定程度上缓解拥塞，保证网络正常稳定运行，但其缓解能力却日趋不足，而目前还存在大量非TCP/IP协议式网络，因此我们有必要深入研究造成网络拥塞的原因，找出更为有效的拥塞控制技术。1.2网络拥塞的主要原因造成网络拥塞的原因可能有多种，但直接表现都是网络负荷大于网络的数据容量及数据处理能力，造成的直接后果包括数据延时、报文丢失、服务质量下降等，任由拥塞发

3、展，极有可能导致网络大范围的崩溃，对用户的工作生活造成严重负面影响。部分文献将网络拥塞的主要原因归纳为三点：路由器数据存储量超过传输量、宽带数据传输量超出其最大带宽、处理器数据处理能力不满足数据传输要求，目前的拥塞控制技术，基本上都是围绕在解决这三个问题上，因此该分类具有一定的指导意义。2常见拥塞控制技术2.1TCP拥塞控制技术TCP拥塞控制出现得较早，且比较成熟，具有一定的自适应性，作为一个分布式系统，能够及时发现网络任何位置的拥塞，并准确进行处理。其拥塞控制主要包括如下四个过程。6（1）慢启动阶段。为了避免TCP应用在启动新连接时发送过量数据导致路由存储空间不足，引起网络拥塞，必须应用

4、慢启动技术。即建立一个拥塞窗口cwnd，并规定其大小为一个数据包大小，以同样的数据量作为初始发送量，待接收到准确的ACK回执后指数增长cwnd大小，并按增长后的大小确定下一次数据发送量。（2）拥塞避免阶段。TCP源端判定网络拥塞与否，主要通过ACK回执确认，当回执超时，或数量过多时，即判定为网络拥塞。此时系统自动建立一个慢启动阀值，并将其设置为当前cwnd大小的一半，并按如下规定确定发送数据包大小：当cwnd数据量大于阀值时，接收到ACK后，下一次cwnd仅增加1/cwnd，按此大小确定下一次数据发送量。按此原则，在一个往返延时内，数据传输量仅增加1个数据包大小，可以有效避免拥塞。（3）快

5、速重传阶段。当TCP源端收到3个相同的回执时，系统判定网络存在数据包丢失，则开始重新发送丢失包。此时，系统按同样的大小设置慢启动阀值，并将cwnd大小置为上一次传输时大小的一半，进行数据重传。（4）快速恢复阶段。该阶段的原则在于保证网络中数据量恒定，当确定一个数据包离开网络之后，再传输下一个数据包。显然，当网络严格按照这一原则工作，拥塞的情况将不再出现。严格执行TCP拥塞控制能够在一定程度上满足基于TCP/IP协议的网络，然而目前不少网络应用了其它的协议，还有一些网络根本没有采用上述拥塞控制技术，为了保证这类网络用户的服务体验，我们有必要探寻网络“外”的拥塞控制技术。62.2路由器拥塞控制

6、技术路由器是一种处于关键地位的网络中间设备，可以通过网络“外”的其它功能来实现拥塞控制。（1）缓冲管理策略。目前并存有多项路由器缓冲管理策略，其中在拥塞控制上做得比较好的策略为RED算法，在此策略中，路由器检测并统计缓冲队列的平均长度，如果该平均值不超过预设最小阀值时，路由器转发所有数据报文，如果平均值在预设最小阀值和最大阀值之间时，执行RED算法，按照一定概率丢弃新到的数据报文，如果平均值超过最大阀值，则执行丢尾算法。该算法的优势之处在于，可以在路由器发生数据拥塞之前，丢弃一部分新到数据报文，从而提醒数据源端减少数据发送量，并且能够有效控制恶意流及带宽占用率高的数据流。（2）公平排队算法

7、。从上面的论述不难发现，RED无法区分数据流，拥塞控制公平对待所有的数据，就导致用户获得的服务存在不公平的可能性。而公平排队算法则将每一个数据归入其自身队列，依次发送每一个队列的第一个数据报文，保证了本路由器建立的每一个连接都能够公平享用宽带资源。（3）显示拥塞指示算法。此算法基于RED算法，但丢弃的报文更具选择性，仅丢弃设置有CE使能位的报文，能够显著降低重传耗时，提高网络利用率，降低拥塞出现率。62.3其它拥塞控制技