主动网络技术下的拥塞控制算法研究

河南职业技术学院信息工程系 王晓燕 孙睿

主动网络技术下的拥塞控制算法研究

河南职业技术学院信息工程系 王晓燕 孙睿

随着网络科技的不断发展，网络的拥塞情况也在不断加重，如何解决拥塞，充分、高效地利用网络资源，成为当今急需解决的问题。由于Internet上大多数业务使用的都是TCP协议，由此可见，主动网络技术下的拥塞控制技术在控制拥塞方面有着非常重要的意义，本文将通过分析主动网络的技术来研究拥塞控制算法。

主动网络；拥塞控制算法；研究

由于网络的不断发展，信息的传输量也在不断增大，网络在组成方面的复杂度也在不断加大，这样就会使得网络在发生拥塞现象方面的可能性得到提升。因此，为了防止出现网络拥塞现象，TCP提出了一系列的拥塞控制机制。在网络中，TCP处理掉了很多关于拥塞控制的工作，目前，在最标准的协议中提到了一些对于网络拥塞的避免和控制的相关的计算法。当今世界上的网络稳定性和可靠性都依赖于拥塞控制的相关控制。

如果用于通信的子网的负荷量比较小时，网络的吞吐量会随着网络的负荷量的增加而成线性的状态增加。当网络的负荷量增加到某一个值的时候，如果网络的吞吐量出现不是上升而是下降的现象时，这就是表示出现了网络拥塞现象。当出现网络拥塞的现象时，在这个网络中，一些已经达到节点的相关分组将会出现没有可用缓存区的现象，这样就会间接地造成这些节点上的分组不得不使它的前一节的节点来进行信息重传。如果，网络的拥塞的现象比较严重，通信的子网中相当多的传输能力和节点缓冲器都用于这种重传，这样就会出现一种通信子网的有效吞吐量下降的现象。

以下四种方法为拥塞控制算法中的基本控制方法，包括慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复。

2.1 慢开始算法

在开始的时候，是由主机开始发送数据信息，如果在对网络情况不了解的情况下并且使得这些数据的信息量比较大，就立即将这数据信息注入到自己的网络中，那么就有可能会出现网络拥塞的现象。所以，为了避免网络拥塞现象的发生，降低网络拥塞的发生率，对网络的事先探测是比较好的一种可用的方法。可是采用由小开始发送窗口，使发送的窗口不断增大，正常的情况下，在刚刚开始发送的时候，需要对拥塞的窗口事先设置一个最大的发送值，然后，在每次收到一个发送的窗口后，就将拥塞窗口增加一个数值，使用这样的方法来逐步增大发送的拥塞窗口，每经过一个传输轮次，拥塞窗口就加倍。需要理解的是慢开始的“慢”并不是指的增长速率慢，而是指在TCP开始发送报文段时先设置1，使得发送方在开始时只发送一个报文段，然后再逐渐增大。那么使用这种方法需要注意的是为了避免由于发送的拥塞窗口过大而引起网络拥塞的现象，需要设置一个关于慢开始门限状态变量。

2.2 拥塞避免算法

将已有的拥塞窗口逐渐的由小变大，当每次经过一个来往时间的时候，就将发送一方的拥塞窗口增加一个1，需要注意的是增加一个数值1，而不是增加一倍，这样的增加方法会使拥塞的窗口有一个增长的规律，即一个遵循的线性规律，这种方法和慢方法比较，会使得拥塞窗口的增长速率变慢。

不管是在哪个阶段，如果发送方判断了网络中存在拥塞现象，那么就需要把慢开始阶段的门限进行相应的设置，设置为当出现拥塞现象时发送方窗口值的一半，再把相应的拥塞窗口设置为1，再开始执行算法。这种方法需要注意的是避免拥塞现象并不能使网络拥塞现象完全避开，使用这种方法想要完全避免拥塞现象的出现是不可能的。这种算法知识将拥塞的窗口按照一定的规律来发生变化，将网络拥塞现象的出现率降低。

2.3 快重传算法

快重传算法的第一个要求便是要求消息的接收方在收到一个没有顺序的消息后就要立刻发出一个重复确认的消息，不要等到消息已经传输过去后再进行确认。

2.4 快恢复算法

如果接收方连续发送了三条重复确认的消息，并且发送方全部接收到，那么就需要开始执行一个乘法减小的计算法，再把慢开始阶段的门限降低一半的值，这样做的最为主要的目的就是降低网络拥塞现象的发生率，需要注意的是由于在这个阶段发送方在对网络的情况进行判断，因此在这个阶段不需要去执行慢开始的算法，也就不需要去将拥塞窗口的值设置为1。这样做的最主要的目的是降低三个分组对于网络的消耗量，使网络的资源用于接收的一方，用于缓存中。由此可见如果将拥塞的窗口适当的扩大一些就可以在一定条件下来避免网络拥塞现象的发生。

随着网络的不断发展，网络中的数据处理的负载量会迅速增大，如果有效地利用网络拥塞避免的方法，将会使得网络的负载量大大降低，不但可以使得传输的速率增大，还可以使得资源的利用率增大。在目前的情况下，主动网络技术下的拥塞控制算法在一定的条件下存在着一定的局限性，因此，对网络拥塞控制的进一步研究具有非常重要的意义。

[1]查奇文,张武,曾学文.面向高速网络的多核并行TCP拥塞控制算法[J].高技术通讯,2013年9期.

[2]田波,杨宜民,蔡述庭.基于半马尔科夫决策过程的视频传输拥塞控制算法[J].通信学报,2014年8期.

10.15989/j.cnki.hbnjzzs.2015.08.032

王晓燕，1977年2月出生，河南郑州人，硕士，讲师，研究方向：计算机应用技术，网络技术，人工智能。