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互联网端到端拥塞控制研究综述a
1000-9825/2002/13(04)0354-10 ©2002 Journal of Software 软 件 学 报 Vol.13, No.3
互联网端到端拥塞控制研究综述
章 淼, 吴建平, 林 闯
(清华大学 计算机科学与技术系 网络技术研究所,北京 100084)
E-mail: zm@
摘要: 随着互联网规模的增长,互联网上的用户和应用都在快速地增长,拥塞已经成为一个十分重要的问题.近
年来,在拥塞控制领域开展了大量的研究工作.拥塞控制算法可以分为两个主要部分:在端系统上使用的源算法
和在网络设备上使用的链路算法.在介绍拥塞控制算法的基本概念以后,在源算法和链路算法两个方面总结了
拥塞控制算法的研究现状,并分析了进一步的研究方向.
关 键 词: 互联网;拥塞控制;端到端
中图法分类号: TP393 文献标识码: A
端到端拥塞控制是目前Internet 的一个研究热点.在最初的TCP 协议[1] 中只有流控制(flow control)而没有
拥塞控制,接收端利用TCP 报头将接收能力通知发送端.这样的控制机制只考虑了接收端的接收能力,而没有考
虑网络的传输能力,导致了网络崩溃(congestion collapse) 的发生.1986 年 10 月, 由于拥塞崩溃的发生,美国LBL
到UC Berkeley 的数据吞吐量从32Kbps 跌落到40bps[2] .在那之后,拥塞控制领域开展了大量的研究工作.拥塞
控制算法对保证Internet 的稳定具有十分重要的作用.
网络中的拥塞来源于网络资源和网络流量分布的不均衡性.拥塞不会随着网络处理能力的提高而消除.拥
塞控制算法的分布性、网络的复杂性和对拥塞控制算法的性能要求又使拥塞控制算法的设计具有很高的难度.
到目前为止,拥塞问题还没有得到很好的解决.
本文第 1 节介绍拥塞控制的基本概念,包括拥塞和拥塞控制的概念、Internet 的网络模型、Internet 中拥塞
发生的原因.第 2 节介绍拥塞控制算法的概况,包括拥塞控制算法的评价方法、拥塞控制算法设计的困难和拥
塞控制算法的研究概况.第3 节介绍拥塞控制的源算法,包括“管子”模型、TCP 拥塞控制算法的发展和拥塞控制
源算法的研究热点.第 4 节围绕“主动队列管理”算法介绍拥塞控制的链路算法,包括“主动队列管理”算法的研
究概况、“主动队列管理”算法的发展、网络的流量特征对“主动队列管理”算法的影响和“主动队列管理”算法
的反馈方式.第5 节对全文进行总结.
1 基本概念
1.1 拥塞和拥塞控制
当网络中存在过多的报文时, 网络的性能会下降,这种现象称为拥塞[3,4].使用图 1 来描述拥塞的发生.当负
载较小时,吞吐量的增长和负载相比基本呈线性关系,延迟增长缓慢;在负载超过Knee 之后,吞吐量增长缓慢,延
迟增长较快;当负载超过Cliff 之后,吞吐量急剧下降,延迟急剧上升.可以看出,负载在Knee 附近时网络的使用效
收稿日期: 2001-10-17; 修改日期: 2001-12-26
基金项目: 国家自然科学基金资助项目; 国家重点基础研究发展规划973 资助项目(G 1999032707)
作者简介: 章淼(1976 -), 男,浙江缙云人,博士生,主要研究领域为计算机网络体系结构;吴建平(1953 -), 男, 山西太原人,博士,
教授,博士生导师,主要研究领域为计算机网络体系结构,协议工程学,互联网络;林闯(1948 -), 男,辽宁沈阳人,博士,教授,博士生导师,
主要研究领域为计算机网络,系统性能评价,随机Petri 网.
章淼 等:互联网端到端拥塞控制研究综述 355
[5]
率最高.拥塞控制就是网络节点采取措施来避免拥塞的发生或者对拥塞的发生作出反应 ,在图 1 中就是使负
载保持在 Knee 附近.拥塞控制主要考虑端节点之间的网络环境, 目的是使负载不超过网络的传送能力;而流控
制主要考虑接收端, 目的是使发送端的发送速率不超过接收端的接收能力
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