计算机通信网络中基于速率的端对端拥塞控制

侯英鹏

[摘 要] 随着我国社会的进步和科技的不断发展，我国的网络普及程度不断提高，并且我国的网络技术发展速度也在逐步加快。如今我们生活在一个互联网的时代当中，似乎我们生活中大部分的事情都可以用网络解决，衣食住行没有一种是网络不能帮到我们的。大到行政审批、税务报表，小到订餐约车，网络给我们生活带来的便利不可想象。但是网络的发达与使用人数及频率的增多也使得计算机通信网络的拥塞现象频繁地出现，这种现象将会给我们使用网络带来极大的不便。这种拥塞现象大部分是基于速率的端对端控制不利所引起的。本文将对这种端对端拥塞现象的出现原因及控制策略进行分析。

[关键词] 通信网络；速率；端对端；拥塞；控制

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 01. 086

[中图分类号] TP393.07 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）01- 0153- 02

0 引 言

我国的计算机通信网络经济发展速度很快，无论是阿里、百度还是腾讯这些计算机通信网络巨头都代表着我国在互联网方面的成就。计算机通信网络也的确给我们的生活带来了很多的方便，并且带动了我国很多行业的协同发展，例如餐饮业、快递业和物流业。不过计算机通信网络的快速发展和用户数量的极速增加也使得互联网的运行状态在很多时候并不理想，经常会出现网络拥塞的现象，大部分的网络拥塞都是由于计算机通信网络速率的端对端拥塞引起的。今天笔者就来和谈一谈关于计算机通信网络中给予速率的端对端拥塞现象及对其进行控制的方法。

1 计算机通信网络中端对端拥塞产生的原因

产生拥塞的根本原因在于网络中被共享的资源有限，不能满足网络用户的要求。通过结点的存储转发的网络，其主要资源是链路的传输频带与结点中的缓存区。我们简单的进行概括拥塞的原因就在于缓存空间有限，没有闲置的缓存接受更多的新分组数据从而引发了拥塞现象。下面我们就具体开分析一下拥塞产生的原因。

1.1 缓冲区空间有限导致了网络拥塞

通常来讲，一个节点都会连接数个物理链路，而每一条物理链路当中都会设置相应的一组进程，在设置进程的同时也会对其进行缓冲池的设置，而这些缓冲池都是共用的，共用缓冲池本身还承担着对每一个分组中的进程进行使用的功能，而一旦信息的流量过大就会使得缓冲池的空间彻底被占用，没有多余的空间来容纳后续的新分组，最终造成拥塞的现象出现。缓冲区有限造成的拥塞应当说是较为常见的一种拥塞现象。

1.2 网络节点的处理能力有限导致网络拥塞

结点是网络中的支路端点，其承载着对分组数据的处理工作，但是结点的处理能力是相对有限的，如果分组数据数量到达结点的速度太快就会导致结点的处理能力不足，导致结点无法处理如此多而庞大的数据，这样就非常容易使得结点中滞留的分组越来越多最终也会引发拥塞现象。

1.3 有限的传输线路频带引发网络拥塞

传输线路频带有限也是产生拥塞现象的主要愿意之一，如果在传输线路的设置时，只有一条输入线路和一条输出线路，那么这样的设计是不会产生拥塞现象的，但是如果有多条的输入线路而只有一条输出线路则会使得输出线路传输过量的输入信息，而输出线路的传输量是有限的，一旦超载过多就会造成拥塞现象的出现，这就像是一个水池只有一条排水管却有四条与排水管流量一样的进水管，那么在开始时或许水池还能容纳一定的水量，但是时间一长势必会造成排水量小于进水量最终造成水池中的水溢出。

2 针对网络拥塞的控制策略

既然我们了解了拥塞的原因，那么接下来我们要做的就是对这种拥塞进行解决，对于不同种类的拥塞原因我们应当采取不同的拥塞控制策略从而在根本上保证拥塞的控制效果。下面我们就来具体说一说控制拥塞的策略。

2.1 将缓冲区进行预分配

缓冲区有限是引起拥塞的主要原因之一，因此我们首先要解决的也是对于缓冲区有限造成的拥塞问题，缓存区的大小是很难改变的，因此我们在不改变缓冲区大小的前提下，想要解决拥塞问题就必须从缓冲区的利用方式上进行改变。我们采用了缓冲区预分配的方式来控制拥塞。首先要做的就是对分组交换的协议进行修改，让每个呼叫请求分组在它所经过的交换结点中预定一个或多个数据缓冲区。如果呼叫请求分组到达时，交换结点的缓冲区都被占用，则要需要另外寻找路径，或者是返回一个忙信号给呼叫请求者。这样做的结果是，只要是呼叫请求连接成功了，就不会因无空缓冲区而产生拥塞。

2.2 对输出队的长度进行有效的控制

发生网络拥塞的原因大部分是由于分组输出队的长度过长没有限制导致一个分组就完全占据了缓冲区从而造成了网络拥塞。我们如果想要解决网络拥塞可以从这方面入手，我们可以对分组输出队的长度进行限制即当分组输出队达到了规定的长度就无法进入缓冲区。我们可以在源节点中设置监督程序使其能够在一定的周期内对分组输出队的长度进行检测，如果发现了过长的分组输出队则拒绝其进入缓冲区，如果长度合格则允许其进入缓冲区。实验中证明这样的方式对于减少网络拥塞是有着良好效果的，并且不会对网络的传输性能造成太多的影响。

2.3 采用较为激进的信息丢包法

信息包丢弃法正好与第一种缓冲区预分配方法的控制机制相反，这种控制方法一改第一种缓冲区预分配当中对于缓冲区进行预先的保留，而是将缓冲区在开始时就不做任何的保留。这种信息包丢弃法实际上很好理解，它的原理就是当缓冲区中的数据达到极限后，继续向缓冲区流入的信息包就被丢弃，即一旦缓冲区处在满负荷状态就不会再接受新的信息包，以这样的方式防止信息拥塞的出现。这种方式有两种做法，种做法是暂时将信息包拷贝到虚电路当中，当缓冲区内的信息包数量减少再将这些拷贝的信息包放入缓冲区加以处理，另一种则是直接丢弃让信息包的发送者重新对信息包进行发送直到缓冲区内有空闲地方再对该信息包进行处理。无论是哪一种方式，这种信息包丢弃法都是一种较为过激的解决网络拥塞的方式。不过我们可以将这种方法进行改进，这种改进方法就是为每条输入线路永久性地保留一块缓冲区，以便能检查所有输入进来的信息包。

3 结 语

对于当今这个计算机信息网络高度发达的信息化社会，网络拥塞对于我们日常生活的影响并不亚于城市道路当中的交通堵塞，甚至在很多依靠网络工作的人来讲网络拥塞带来的后果要比普通的堵车更加让其难以接受，因此我们要对这种网路拥塞采取必要的抑制措施从而使得这种现象减少发生，给我国人民带来更加快速高效的网络服务。

主要参考文献

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