网络拥塞控制的国内外研究现状(2)
时间:2017-04-22 16:52 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
过去数年中，研究学者们提出了大量基于源端的拥塞控制算法[10][11][12]，这些基于源端的算法对上述TCP拥塞控制策略做了不同程度的改进，为缓解网络拥塞做出了重要的贡献。随着网络的规模日益增大和结构日趋复杂，TCP拥塞机制的不足也显现了出来，如队列长度大幅度振荡、死锁现象和长时间的满队列。源端的拥塞控制机制难于满足服务质量的要求，因而网络中间节点的拥塞控制获得了广泛的关注和研究，这就是基于链路的拥塞控制算法。 采用路由器进行¬IP拥塞控制策略，通常也称之为队列管理机制。其主要思想就是通过排队算法决定哪些包可以传输，以此分配带宽，通过丢弃/标记策略决定接受到的哪些包被丢弃/标记，哪些包被转发，以此来分配缓存。队列管理机制可分为被动式队列管理和主动式队列管理。 被动队列管理技术(PQM Passive Queue Management) 队列管理技术一般可分为拥塞恢复和拥塞避免两类机制。传统的队列管理技术是在队列满时丢弃随后到达的分组，这种算法称为“队尾丢弃(Drop-tail)”。虽然此算法在当前Internet上得到广泛的使用，但是它也存在几个重大的缺陷： 1) 死锁(lock-out)问题：在某些情况下，由于同步或其他定时作用的结果，“队尾丢弃”算法会让某个流或少数几个流垄断队列空间，阻止其他流的数据包进入队列，这样就造成了不公平。 2) 满队列(Full- queues)问题：由于“队尾丢弃”算法只有在队列满时才发出拥塞信号，因此会使队列在相当长时间内处于充满(或几乎充满)的状态。这样就会增加端到端的延迟，同时满队列也容易导致突发数据的丢失。 3) 全局同步(global synchronization)问题：Internet上数据是突发的，到达路由器的包也是突发的。如果队列是满的或者几乎是满的，就会造成在短时间内连续大量的分组丢弃。受此影响，大量的TCP数据源将几乎同时降低自己的发送速率，在短期内造成网络负载过轻，降低网络资源利用率；然后几乎所有的TCP数据源又将同时逐步增加自己的发送速率，导致下一轮的网络拥塞出现，周而复始地影响网络的运行效率。这就是所谓的“全局同步”问题。 另一种是在队列满时，触发的管理技术Drop-from-front，即从队列前端丢弃分组，它能防止流隔离地产生并改善公平性。若在新分组到达一个满队列时，随机丢弃队列中的一个分组，则称为Random-drop，它能改善对后启动连接的公平性，并改善长RTT连接流的吞吐量。 上面几种算法都是在拥塞出现后才做出反应的，因此都属于拥塞恢复策略，也称为“被动队列管理(PQM Passive Queue Management)”。 主动队列管理技术（AQM Active Queue Management） 由于传统的“队尾丢弃”队列管理机制不能有效解决网络的拥塞，互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force，IETF)[13]提出使用主动队列管理(Active Queue Management，AQM)算法。AQM的基本思想是在路由器满队列之前，根据一定的算法预先对分组进行主动丢弃，以提高链路利用率，减少排队延时和抑制速率振荡。AQM的主要技术目标是在减小排队时延的同时保障较高的吞吐量。AQM解决的问题主要包括以下四个方面： 1) 早期探测路由器可能发生的拥塞，并通过随机丢弃或标记分组来通知源端采取措施，避免可能发生的拥塞。 2) 公平地处理包括突发性、持久性和间歇性的各种TCP业务流。 3) 避免多个TCP连接由于队列溢出而造成同步进入“慢启动”状态。 4) 文持较小的队列长度，在高吞吐量和低延迟之间做出合理的平衡 (责任编辑：qin) |