3.6 拥塞控制原理

3.6 拥塞控制原理  

3.6.1 拥塞原因和代价

1.情况1：两个发送方和一台具有无穷大缓存的路由器

       两台主机A和B有一条连接，理想情况下，假如A和B都有无穷大的缓存，来自主机A和主机B的分组通过一台路由器，在一段容量为R的共享式输出链路上传输，路由器带有缓存，当速率超过输出链路的容量时，路由器会缓存。假设路由器的缓存也是无限大的。

       不管发送速率多大，吞吐量不会超过R / 2，排队时延会随着发送速率的增大而急剧的增大。这就造成了拥塞。

2.情况2：两个发送方和一台具有有限缓存的路由器

       假如发送速率超过输出链路的容量，那么就会被缓存，因为路由器的缓存是有限的，所以此时如果还有数据发送过来那么就会造成丢包，丢包就会造成时延。

       一种理想的情况，发送方先检测路由器是否缓存满了，没满就发送数据，这种和情况1是一样的，吞吐量不会超过R / 2;

       另一种更实际的情况，发送方得知丢包了，然后选择重传数据，这种情况最大吞吐量是R / 3,

       最后一种情况就是，发送方发送的超时分组和后来重传的分组同时被接收方收到，这样就会丢弃一个，这种情况的吞吐量是R / 4

3.6.2拥塞控制的方法

1.端到端的控制：

       因为IP层是不会反馈是否拥塞的信息，只能通过端到端来控制，TCP通过超时或三次冗余ACK（前面有讲解）来判断丢包也就是拥塞，此时TCP就会适当减小发送窗口的长度。

2.网络辅助的拥塞控制：

       在网络辅助中，网络层的路由器向发送方提供显式的反馈信息，也就是下一节的ATM ABR拥塞控制。 

3.6.3网络辅助的拥塞控制例子：ATM ABR拥塞控制

       数据中夹杂着所谓的资源管理信元（RM），当一个RM信元到达目的地时，会被用来在主机和发送方之间传递拥塞信息。

       EFCI比特：每个数据信元都包含1个比特的显示转发拥塞指示比特，拥塞网络交换机把数据信元的EFCI比特置1来向目的主机传递拥塞信息，如果近来收到的大多数数据信元的EFCI比特被置1，目的方会把RM信元的拥塞指示比特CI信元置1，然后传递给发送方，发送方就知道网络有点拥塞。

       CI和NI比特：RM信元中有一个拥塞指示比特（CI）和无增长比特（NI），交换机可以在轻微拥塞的时候将经过的RM信元中NI比特置为1（无增长的时候，说明已经有点拥塞了），在严重拥挤的时候将CI比特置1，当目的主机收到RM信元的时候，会发送给发送方，并保持CI与NI的比值不变。

       ER的设置：每一个RM信元还包含一个两字节的显式速率字段（ER）。它被设置成设置成路径上所有交换机的最小可支持速率。