与拥塞控制.PPT

William StallingsData and Computer Communications Chapter 12 資料網路中之擁塞(Congestion in Data Networks) 何謂擁塞(Congestion)? 擁塞發生於當穿過網路傳送之封包數量接近網路對封包之處理能力(packet handling capacity)時 擁塞控制的目的在於保持封包數量不致超過致使效能大幅掉落之水平 資料網路是一個由佇列連成之網路(network of queues) 一般而言，80%使用率(utilization)是關鍵點(critical) 有限之佇列(finite queue)意謂著可能發生資料的遺失(lost) 在節點(Node)上之佇列 擁塞的現象(Effects of Congestion) 到達的封包被儲存在輸入緩衝區(input buffers) 決定繞送方向 封包移動至輸出緩衝區(output buffer) 在輸出佇列中之封包儘快地傳送出去 統計式分時多工(Statistical time division multiplexing) 若封包到達太快，以致來不及繞送出去，則緩衝區將被塞滿 可能捨棄封包(discard packets) 可以使用流量控制(flow control) 可以擴散擁塞到整個網路(propagate congestion through network) 佇列的交互關係(Interaction of Queues) 理想的效能(Ideal Performance) 實際的效能(Practical Performance) 理想的效能是假設有無窮的緩衝區(infinite buffers)，且無額外負擔(no overhead) 緩衝區是有限的(finite) 有交換擁塞控制訊息的額外負擔 未控制下的擁塞的現象 擁塞控制之機制(Mechanisms) 倒推(Backpressure) 若節點變擁塞，其會減緩或停止來自其他節點之封包流量 可能意謂著其他節點必須對進入的封包速率加以控制 往後遞推到來源端(propagates back to source) 可以限制(restrict)產生最多交通量之邏輯連線 此方式用於能夠做到每步之間擁塞控制(hop by hop congestion control)的連接導向網路，如X.25 不用於ATM 或 frame relay 對於IP，最近才開始發展此法 窒息封包(Choke Packet) 控制封包(Control packet) 自擁塞的節點(congested node)產生 送往來源端節點(source node) 如 ICMP來源緊縮(source quench)訊息 來自路由器(router)或目的端(destination) 來源端折降速率(cuts back)直至無收到更多的來源緊縮訊息 當每次發生捨棄封包或預期(anticipated)發生擁塞時送出此訊息 非常直接的機制(Rather crude mechanism) 隱含式擁塞訊號(Implicit Congestion Signaling) 擁塞會造成傳輸延遲(transmission delay)的增加 封包可能會被捨棄掉 來源端可以偵測這些現象作為擁塞所隱含的指示(implicit indications of congestion) 對非連接導向(資料包)網路很有用 如 IP 為基礎 (TCP 包含擁塞控制與流量控制，參考 chapter 17) 也用於訊框中繼(frame relay) LAPF 明確式擁塞訊號(Explicit Congestion Signaling) 網路警告(alerts)端點系統(end systems)關於進行中的擁塞(increasing congestion)情況 端點系統採取降低所產生負載(reduce offered load)之步驟 反向(Backwards) 與封包傳送相反方向的擁塞避免 前向(Forwards) 與封包傳送相同方向的擁塞避免 明確訊令法之分類(Categories of Explicit Signaling) 二元(Binary) 以封包中的某位元(bit)被設定來表示擁塞 基於額度(Credit based) 指示來源端可以送出多少封包 常用於端點對端點間之流量控制 基於速率(Rate based) 提供明確的資料速率極限(explicit data rate limit) 如 ATM 交通管理(Traffic Management) 公平性(Fairness) 服務品質(Quality of service) 對於不同的連接，可能希望有不同的對待(different treat