第五章网络层(2) 5.4拥塞控制 55X.25协议
第五章 网络层 (2) ◼ 5.4 拥塞控制 ◼ 5.5 X.25协议
拥塞控制(1) 什么是拥塞? 当到达通信子网中某一部分的分组数高于一定的水平,使得 该部分网络来不及处理这些分组,从而使这部分以至整个网 各的性能下降 平均分组延迟和吞吐率与提供的负载之间的关系 理想的 吞吐量⌒递交的分组 开销 平无控制的 控制的 无控制的 均分组延迟 提供的负载(发送的分组) 供的负载(发送的分组)
拥塞控制（1） ◼ 什么是拥塞？ ◼ 当到达通信子网中某一部分的分组数高于一定的水平，使得 该部分网络来不及处理这些分组，从而使这部分以至整个网 络的性能下降 ◼ 平均分组延迟和吞吐率与提供的负载之间的关系 提供的负载（发送的分组） 提供的负载（发送的分组） 吞 吐 量 （ 递 交 的 分 组 ） 开销 平 均 分 组 延 迟 理想的 控制的 无控制的 无控制的 控制的
拥塞控制(2) ■拥塞由于网络资源没法满足用户的要求而引起: 路由器的缓冲区有限 通信线路带宽有限(线路带宽的不匹配)(a)(b) CPU处理能力 拥塞是一个动态的概念,拥塞还可能带来恶性循环 19.2kbps MBps 192kbps DSRHRHD (a)传输一个文件需要5分钟 (b)传输一个文件需要7小时 (c)所有链路为lbps 图5.12拥塞的发生可能
拥塞控制（2） ◼ 拥塞由于网络资源没法满足用户的要求而引起： ◼ 路由器的缓冲区有限 ◼ 通信线路带宽有限（线路带宽的不匹配）(a)(b) ◼ CPU处理能力 ◼ 拥塞是一个动态的概念，拥塞还可能带来恶性循环 S R R D 19.2kbps (a) 传输一个文件需要5分钟 S R R D 19.2kbps (b) 传输一个文件需要7小时 1Mbps A C B D R （c）所有链路为1Gbps 图5.12 拥塞的发生可能
拥塞控制和流量控制 流量控制机制用来保证发送端不以比接收者能承受的 速率更高的速度传输数据 拥塞控制确保通信子网能够有效为主机传递分组 l口01口(w)口 流量控制和拥塞控制
拥塞控制和流量控制 ◼ 流量控制机制用来保证发送端不以比接收者能承受的 速率更高的速度传输数据 ◼ 拥塞控制确保通信子网能够有效为主机传递分组 网络 (a) (b) 流量控制和拥塞控制
拥塞控制区域 ■拥塞控制用来保证网络不进入拥塞崩溃 点右边的区域,负载超过这一点后吞吐 量会突然降低 拥塞避免工作在拥塞临界点处,鼓励用 户增加负载,只要不会使延迟时间迅速 增加就可以 knee(拥塞临界点)cli(拥塞崩溃点)
拥塞控制区域 ◼ 拥塞控制用来保证网络不进入拥塞崩溃 点右边的区域，负载超过这一点后吞吐 量会突然降低 ◼ 拥塞避免工作在拥塞临界点处，鼓励用 户增加负载，只要不会使延迟时间迅速 增加就可以。 knee（拥塞临界点） cliff（拥塞崩溃点） 吞 吐 量
拥塞控制策略 ■开环:通过良好的设计(“ Design it right”)来避 免拥塞出现 决定何时接受新的负载 决定何时丢弃分组和丢弃哪个分组 ■闭环:建立在反馈的概念之上 监视子网的拥塞状况 丢包率 队列长度 由于超时重传的分组数目 平均分组延迟和延迟抖动情况 传递拥塞指示:显式和隐式 通知源 通知邻居 对拥塞作出响应
拥塞控制策略 ◼ 开环：通过良好的设计（ “Design it right” ）来避 免拥塞出现 ◼ 决定何时接受新的负载 ◼ 决定何时丢弃分组和丢弃哪个分组 ◼ 闭环：建立在反馈的概念之上 ◼ 监视子网的拥塞状况 ◼ 丢包率 ◼ 队列长度 ◼ 由于超时重传的分组数目 ◼ 平均分组延迟和延迟抖动情况 ◼ 传递拥塞指示：显式和隐式 ◼ 通知源 ◼ 通知邻居 ◼ 对拥塞作出响应
影响拥塞控制的策略(1) 网络层: 虚电路或数据报? 分组排队和服务策略 分组丢弃策略 路由选择算法 生命期管理策略 数据链路层: ■重传机制:影响基于超时的拥塞控制策略的稳定性 排队和服务策略 分组丢失策略 确认策略:反馈延迟 流量控制:基于窗口和基于速率
影响拥塞控制的策略（1） ◼ 网络层： ◼ 虚电路或数据报？ ◼ 分组排队和服务策略： ◼ 分组丢弃策略 ◼ 路由选择算法 ◼ 生命期管理策略 ◼ 数据链路层： ◼ 重传机制：影响基于超时的拥塞控制策略的稳定性 ◼ 排队和服务策略 ◼ 分组丢失策略 ◼ 确认策略：反馈延迟 ◼ 流量控制：基于窗口和基于速率
影响拥塞控制的策略(2) ■拥塞控制策略要求满足: ■低开销 平 ■动态 ■“坏”环境下工作 全面考虑整个网络的情况
影响拥塞控制的策略（2） ◼ 拥塞控制策略要求满足： ◼ 低开销 ◼ 公平 ◼ 动态 ◼ “坏”环境下工作 ◼ 全面考虑整个网络的情况
许可控制 ■如果已经出现拥塞,则不允许新的虚电路 或者建立虚电路,但是绕过拥塞区域 ■资源预约:建立虚电路时就服务质量进行协商, 并且预留相应的资源。 Congesin circut Copelin
许可控制 ◼ 如果已经出现拥塞，则不允许新的虚电路 ◼ 或者建立虚电路，但是绕过拥塞区域 ◼ 资源预约：建立虚电路时就服务质量进行协商， 并且预留相应的资源
通信量控制策略 通信量整形:子网强迫分组以某种预定 的速率发送 ■用户则通过流规范来说明自己的通信量模式 通信子网通过通信量控制策略进行控制 漏桶算法: ■恒定服务时间的单服务员排队系统 ■队列满之后,新的分组被丢弃 主机每隔一个时间节拍向网络发送一个分组
通信量控制策略 ◼ 通信量整形：子网强迫分组以某种预定 的速率发送 ◼ 用户则通过流规范来说明自己的通信量模式 ◼ 通信子网通过通信量控制策略进行控制 ◼ 漏桶算法： ◼ 恒定服务时间的单服务员排队系统 ◼ 队列满之后，新的分组被丢弃 ◼ 主机每隔一个时间节拍向网络发送一个分组