擁塞控制基本概念

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一、擁塞控制基本概念

　　在某段時間內，若對網路中某資源的需求超過了該資源所能提供的部分，網路的效能就要變壞--產生擁塞（congestion）。出現資源擁塞的條件是：

　　　　對資源需求的總和>可用資源

　　若網路中產生擁塞，網路的效能就要明顯變化，整個網路的輸送量將隨輸入負荷的增大而下降。

　　擁塞控制 vs 流量控制

　　1）擁塞控制索要做的事情只有一個前提，就是使網路能夠承受現有的網路負荷；

　　2）擁塞控制是一個全域性的過程，涉及所有的主機、所有的路由器以及與降低網路傳輸效能有關的所有因素；

　　3）流量控制往往指在給定的發送端和接收端之間的點對點通訊的控制；

　　4）流量控制所要做的就是抑制發送資料的速率，以便使接收端來得及接收；

　　5）擁塞控制是很難設計的，因為它是一個動態（而不是靜態）問題；

　　6）當前網路正朝著告訴化的方向發展，這很容易出現緩衝不夠大而造成分組的丟失。但分組的丟失是網路發生擁塞的徵兆，而不是原因；

　　7）在許多情況下，甚至正式擁塞控制本身成為引起網路效能惡化甚至發生死結的原因，這點應該特別引起重視。

擁塞控制又分為閉環控制與開環控制

1）開環控制就是在設計網路時事先將有關發生擁塞的因素考慮周到，力求網路在工作時不產生擁塞（感覺很難啊）

2）閉環控制是基於反饋環路的概念。屬於閉環控制的有以下幾種措施：

　　檢測網路系統以便檢測到擁塞在何時、何處發生；

　　將擁塞發生的資訊傳送到可採取行動的地方；

　　調整網路的運行以解決出現的問題。

 

二、擁塞控制的4種演算法

　　發送端需要維護兩個視窗：接收端視窗（由接收端將其放在TCP保溫的首部的視窗欄位通知發送端）；擁塞視窗（cwnd：發送端根據自己估計的網路擁塞程度而設定的視窗值，反映了網路的當前容量）。

　　　　　　　　發送端視窗的上限值=Min(rwnd,cwnd)

note:接收方總是有足夠大的緩衝空間，因為發送視窗的大小由網路的擁塞程度來決定，也就是說可以將發送視窗等同為擁塞視窗。

慢開始演算法

步驟：

• 在主機剛剛開始發送報文段的時候可以將cwnd設定為1；
• 在每收到一個報文段確認後，將擁塞視窗加1；
  • note：每收到一個隊新的報文段的確認後，將擁塞視窗加1，第二次就會收到兩個確認，第三次就會收到4個確認，所以每一個輪次的傳輸，cwnd就會翻倍。
• 用這樣的方法逐步增大發送端cwnd，可以是分總注入到網路的速率更加合理；
• 當慢開始的cwnd大小增大到規定的慢開始門限ssthresh之後，改用擁塞避免。

 

擁塞避免演算法

擁塞視窗改為線性增加，每次增加1。

當cwnd<ssthresh時，使用慢開始演算法；

當cwnd>ssthresh時，停止使用慢開始演算法，改用擁塞避免演算法；

當cwnd=ssthresh時，都可以；

 

無論是在慢開始階段，還是在擁塞避免階段，只要發送方判斷出擁塞（沒有按時收到確認），就把ssthresh設為發送視窗的一半（但不能小於2）（乘法減小），然後把cwnd設定為1，執行慢開始演算法。（這樣做的目的就是要迅速減少主機發送到網路中的分組數，是的發生擁塞的路由器有足夠時間把隊列中積壓的分組處理完。

 

快重傳演算法

首先要求接收方沒收到一個時序的報文段後就立即發出重複確認，發送方只要連續收到3個重複確認後，就應當立即重傳尚未收到的報文段。

快恢複演算法

當發送單收到連續三個重複的確認時，就執行“乘法減小”演算法，把ssthresh設定為擁塞視窗的一半，但是接下去不是從頭執行慢開始演算法；

由於發送方現在認為網路很有可能沒有發生擁塞，所以現在不執行慢開始演算法，即擁塞視窗cwnd現在不設定為1，設定為新的ssthresh大小，從那個地方開始執行擁塞避免演算法。

 

擁塞控制基本概念