IP网络中的拥塞控制分析

刘 祎

（中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄 050081）

1 引言

IP网络的特点在于，能够对不同地域条件的数据通信终端设备信息有序连接，促进资源共享得以实现，并且集中化的处理方式下，信息处理更具时效性。对于互联网来说，网络拥塞问题的出现，会在一定程度上对网络发展形成制约，为更好的提高网络资源利用率，降低网络丢包率，就必须要做好IP网络中的拥塞控制工作，这也是近年来网络研究中的重要问题。

2 IP网络中的拥塞控制及其研究意义

所谓拥塞控制，就是针对数据流量进入网络的情况加以控制，以免用户发送数据流量过大而造成通信网络阻塞，旨在提高网络资源利用率。在IP网络中，拥塞控制的实施以网络协议各层次为平台，在距离因素的作用下，一旦出现拥塞问题，数据链路层能够在短时间内做出反应，以便对短期拥塞现象进行控制，实际上，数据链路层的能力也仅限于此。控制机制的目标往往受到网络层次的影响而存在差异化特征，当IP网络内拥塞时间较长的情况下，对控制层次的要求也比较高。IP网络中拥塞控制主要在网络层与传输层来实现。

一般情况下，拥塞控制在每次单独通信中的应用是相对独立的，但由于不同通信过程之间存在交互作用，这就使得拥塞控制在某个特定节点下对缓存与带宽等资源实现共享。拥塞控制机制具有一定独特性，兼顾通信QoS的满足，并保证公平分配资源，从而提高拥塞控制的整体效果。在IP网络环境下，拥塞控制属于一种持续过载的网络状态，IP网络固有容量已经无法满足用户对网络资源的多样化需求，包括链路带宽、存储空间等，实际上可以将IP网络拥塞的发生看作是一种固有属性。在IP网络环境下，拥塞的发生明显提高了分组丢失率，端与端之间时延加大，极易造成系统崩溃。当IP网络出现拥塞时，即便是微小的负载量都会给整个网络造成巨大影响，降低IP网络的有效吞吐量。为促进IP网络资源的高效利用，最佳方式是将IP网络控制位轻度拥塞状态，形成一种有效的拥塞控制机制来控制拥塞，以免其滑向拥塞崩溃，从而维护IP网络系统的良性运行。

3 IP网络中的拥塞控制机制与方法

（1）TCP流量控制。TCP流量控制的实现，为Internet的正常运行提供了稳定基础，大部分数据流都是依靠TCP协议来实现的，因而IP网络的拥塞控制的实现，应做好TCP流量控制工作。在IP网络内部，可将TCP流量控制看作是拥塞控制的技术实现途径之一，TCP流量控制算法也分为几个不同版本，就TCP Tahoe来看，其主要由慢启动、拥塞避免和快速重传三个部分组成，其中，在分组丢失的判断方面，当出现重复的确认分组后，快速重传能够开展有效判断，促进分组传输速率的改善，以便对拥塞进行有效控制。就TCP Vegas来看，其实现了多项技术的融合，建立了新的重传触发机制，以重复ACK对超时判定规程进行启动，便于在第一时间对拥塞进行检测，于慢启动阶段控制窗口大小，合理控制分组丢失，能够对TCP中RTT时间变化进行准确观测，对拥塞窗口进行适度调节，从而对网络带宽使用情况进行预测，以提高网络运行效率。

（2）端到端拥塞控制机制。TCP流量控制是基于分组守恒定理及窗口管理算法所实现的，当多个目标发生冲突时，其能够实现平衡与协调，促进终端系统的有序分配，相似用户所获得的网络资源具有基本相等的特性。端到端拥塞控制技术的对分组丢失进行响应的过程中，其主要依靠缓慢的速率调节算法来实现。一般情况下，如果拥塞控制机制在大时间尺度（几个RTT时间）上的平均吞吐量与TCP连接在可用带宽不变条件下保持基本相等，就认为该机制是“TCP兼容”的。TFRC与一般的拥塞控制机制有所不同，它不是对每一个分组丢失事件都产生响应，而是响应固定间隔时间上测得的分组丢失率。为了保持TCP兼容性，TFRC将速率的控制律定义为丢失率和往返时间的函数。TEAR算得上是TCP的变种算法，以接收者为主体，对TCP拥塞窗口的计算主要是通过指数加权滑动平均算法来实现的，最终获得发送速率，其特征在于具有TCP兼容性。

4 结束语

通过以上研究可知，IP网络运行环境相对复杂，而拥塞问题的出现，势必会严重影响网络的整体发展，因此在IP网络运行的过程中，必须要客观分析拥塞的实际情况，并采取科学的技术措施对拥塞加以控制，以改善IP网络运行状态，满足网络用户对信息资源的多样化需求，从而推进IP网络的稳定运行。

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