Klicken Sie, um das Titelformat zu,,Klicken Sie, um die Formate des Vorlagentextes zu bearbeiten,,Zweite Ebene,,Dritte Ebene,,Vierte Ebene,,Fünfte Ebene,,6,流量和拥塞控制,20,第,6,章 流量和拥塞控制,Fundamental of Communication Networks,,通信网络理论基础,第,6,章 内容概述,,6.1,流量和拥塞控制概论,,6.2,流量和拥塞控制技术,,6.3,实际系统中的流量和拥塞控制算法,,第,6,章 内容概述,6.1,流量和拥塞控制概论,,,6.2,流量和拥塞控制技术,,6.3,实际系统中的流量和拥塞控制算法,,,在实际通信系统中，节点的,存储容量,和,处理能力,、链路的传输能力都是有限的，这决定了,网络运载,的,业务量,是,有限,的当外部输入的业务量大于网络能处理的业务量，或者发端的业务量大于接收端可接纳的业务量，如果不采取措施，就会使瓶颈链路的,队列增加,，导致,缓冲区耗尽,，,分组,被,丢弃,或者分组的,时延超过规定,的要求。
即使外部输入的业务量小于网络能处理的业务量，在,网络,的某个,局部,也会,出现分组聚集,的现象，导致分组时延增加或丢失率增加随着输入业务量的增加，会导致,网络,的,通过量,大大,下降,，时延大大上升6.1,流量和拥塞控制概论,(1),,当报文在网络中经历了比所,期望,的,时延更长,的时间时，就认为,网络,产生了,拥塞,当网络发生拥塞时，只能有很少的信息流动，而且拥塞会很快的,延伸,，甚至导致“,死锁,”发生死锁时，网路中几乎没有分组能够传送这就要求采用必要的,流量和拥塞控制,措施，从而保证网络正常运行6.1,流量和拥塞控制概论,(2),,流量控制,：,,对网络上的,两个节点之间,的,数据流量,施加,限制,，主要目的是让,接收端,来,控制链路,上的,平均数据速率,，以满足接收端本身的承受能力，,以免过载,拥塞控制,：,,目的是将,网络内,的报文,分组数目,保持在,某一量值之下,，超过这一量值，分组的平均时延将急剧增加6.1,流量和拥塞控制概论,(3),6.1,流量和拥塞控制概论,(4),理想情况,:,,只要输入负载低于网络容量，网络应,传送全部,已递交,分组,当输入负载超过网络容量时，网络,(,仍是理想情况,),应继续以,最大容量传送分组,。
实际情况,：如果为无流控网络，当输入负载低于某一定值时，网络才能传送全部输入负载当输入负载的增长超过这一定值时，网络的实际吞吐量与理想曲线开始,分离,随着输入负载的进一步提高，网络的吞吐量开始下降输入业务量越高，实际传递的,业务量越低,在某种情况下，足够高的输入负载会导致,死锁,，网络中几乎没有成功分组的传递流量控制和拥塞控制的区别,,流量控制,(,简称流控,),仅涉及到给定发送节点到给定接收节点之间的,点对点业务流,流控的任务是保证快速发送的节点不会连续发送速率高于接收节点可接收速率的数据流控的过程几乎都会有一个直接来自,接收端,的,反馈,，它告诉发端接收节点目前的状态拥塞控制,是保证子网能运载所提交给网络的业务，它是一个涉及到,全网的,问题，它涉及到所有主机、路由器,(,节点,),、路由器,(,节点,),中存储转发的过程以及所有其他减少网络运载能力的因素6.1,流量和拥塞控制概论,(5),,流量控制和拥塞控制的举例,,例,1,：一个网络其传输容量为,1000Gb/s,，一个超级计算机利用该网络以,1Gb/s,的速率向一个,PC,发送一个文件尽管网络不会有拥塞问题，但需要,流控,，以不断地暂停超级计算机的传输，从而使,PC,有机会处理数据。
6.1,流量和拥塞控制概论,(6),,流量控制和拥塞控制的举例,,例,2,：一个分组网的各链路的速率为,1Mb/s,，有,1000,个大型计算机连入该网络，其中一半的计算机要向另一半的计算机以,100kb/s,的速率传输文件这里没有高速发送节点使接收端溢出的问题,(,即没有流控的问题,),，但是存在着总的呈现给网络的业务量,大于,网络能,处理,的业务量问题，因而需要采用,拥塞控制,6.1,流量和拥塞控制概论,(7),,网络拥塞举例分析,6.1,流量和拥塞控制概论,(8),链路上的数字代表其通信容量,(kb/s),网络的业务需求,:,,主机,B,至主机,A,的业务需求量为,λ,BA,kb/s,，,,主机,C,至主机,D,的业务需求量为,λ,CD,kb/s,B,到,A,的路径,：,B→Y→X→A,,,C,到,D,的路径,：,C→Z→X→D,,网络拥塞举例分析,6.1,流量和拥塞控制概论,(8),链路上的数字代表其通信容量,(kb/s),试着分析以下四种情况,,,1),λ,BA,=7kb/s,，,λ,CD,=0,,；,,,2),λ,BA,=(8+,δ,)kb/s(,δ,>0),，,λ,CD,=0,；,,3),λ,BA,=7kb/s,，,λ,CD,=7kb/s,；,,4),λ,BA,=(8+,δ,)kb/s(,δ,>0),，,λ,CD,=7kb/s,,网络拥塞举例分析,6.1,流量和拥塞控制概论,(9),1),λ,BA,=7kb/s,，,λ,CD,=0,,,此时,B,到,A,的业务请求能够在现有网络容量下得到解决，不会出现拥塞情况。
这里分组发往主机,A,的速率与从主机,B,发送的速率相同链路,B→Y,，,Y→X,，,X→A,每一段的速率均为,7 kb/s,网络拥塞举例分析,6.1,流量和拥塞控制概论,(10),2),λ,BA,=(8+,δ,)kb/s (,δ,>0),，,λ,CD,=0,,这时，提交网络的分组速率高于,X→A,链路能够处理的速率因此，在某一时刻，,X,节点的缓冲区满，导致从节点,Y,发出的分组被丢弃，得不到确认由于,Y,节点保留未确认分组以便重发，最后,Y,节点缓冲区满这样会造成另一个很有意思的现象：由于节点,X,能传送,8kb/s,，而最初要求提供,(8+δ) kb/s,，因此开始会拒绝发送,δkb/s,6.1,流量和拥塞控制概论,(11),2),λ,BA,=(8+,δ,)kb/s (,δ,>0),，,λ,CD,=0,,此时为重发丢失的,δkb/s,，,Y→X,链路将传送,(8+2δ)kb/s,，但,X,节点只能发送,8kb/s,，所以被丢弃,2δkb/s,，丢失的,2δkb/s,仍需重发，因此,Y→X,链路将传送,(8+3δ)kb/s,因为重复发送，,Y→X,链路上的业务量不断增加直至总量为,64kb/s,。
同样的原因，,B→Y,链路的业务将达到,16 kb/s,，其中包括新分组和重发分组由此可见，若要求,网络以高于其容量的速率传送分组，这种过高的要求会大量消耗网络资源,6.1,流量和拥塞控制概论,(12),2),λ,BA,=(8+,δ,)kb/s (,δ,>0),，,λ,CD,=0,,解决此方案拥塞问题可以选用下面两种方法,:,,网络有足够的容量,，,X→A,链路能适应,B,节点最大可能的业务量,,限制,B,节点最大的业务量,为,8kb/s,,两种方法的根本区别在于：第一种方法是一种设计思路，不能实时实现；第二种方法是用于网络控制的策略，网络可以实时地根据业务需求，实施该策略6.1,流量和拥塞控制概论,(13),3),λ,BA,=7kb/s,，,λ,CD,=7kb/s,,与方案,1,相同，这时不会出现拥塞状态发往,A,和,D,数据的总速率为,14kb/s,，每个方向的数据速率为,7kb/s,，每条网络链路承担,7 kb/s,6.1,流量和拥塞控制概论,(14),4),λ,BA,=(8+,δ,)kb/s (,δ,>0),，,λ,CD,=7,,C,至,D,的路径有足够的容量，可以满足业务需求。
存在的问题是,:,在无控网络中，,B,至,A,与,C,至,D,的分组需,共享,X,节点的缓冲区容量,从方案,2,可知，,B,至,A,的业务请求会导致,X,节点缓冲区满反过来，缓冲区满使主机,C,和主机,B,发出的分组到达,X,节点后被频繁丢弃最后，使,Y,节点和,Z,节点也发生缓冲区满6.1,流量和拥塞控制概论,(15),4),λ,BA,=(8+,δ,)kb/s (,δ,>0),，,λ,CD,=0,,解决此方案拥塞问题可以选用下面三种方法,:,,网络有足够的容量,，,X→A,链路能适应,B,节点最大可能的业务量,,限制,B,节点最大的业务量,为,8kb/s,,在节点,X,为至,D,的业务保留一定数量的缓冲器这样，无论,B,节点是否过载，都能保证来自,C,主机的分组具有进入,X,节点缓冲区的入口，这样，使分组得到公平的待遇第,6,章 内容概述,6.1,流量和拥塞控制概论,,6.2,流量和拥塞控制技术,,6.3,实际系统中的流量和拥塞控制算法,,。