關(guān)于局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)擁塞的基本知識介紹

　　今天學(xué)習(xí)啦小編就要跟大家講解下局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)擁塞的基本知識~那么對此感興趣的網(wǎng)友可以多來了解了解下。下面就是具體內(nèi)容!!!

　　局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)擁塞

　　網(wǎng)絡(luò)擁塞(network congestion)是指在分組交換網(wǎng)絡(luò)中傳送分組的數(shù)目太多時，由于存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的資源有限而造成網(wǎng)絡(luò)傳輸性能下降的情況。

　　網(wǎng)絡(luò)擁塞是一種持續(xù)過載的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，此時用戶對網(wǎng)絡(luò)資源(包括鏈路帶寬、存儲空間和處理器處理能力等)的需求超過了固有的處理能力和容量。在Internet的體系結(jié)構(gòu)中，擁塞的發(fā)生是其固有的屬性。

　　定義

　　網(wǎng)絡(luò)擁塞(congestion)是指在分組交換網(wǎng)絡(luò)中傳送分組的數(shù)目太多時，由于存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的資源有限而造成網(wǎng)絡(luò)傳輸性能下降的情況。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，一般會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，時延增加，吞吐量下降，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致“擁塞崩潰”(congestion collapse)。通常情況下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載過度增加致使網(wǎng)絡(luò)性能下降時，就會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞?？捎蓤D 2.1 形象描述網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象發(fā)生的過程。

　　網(wǎng)絡(luò)擁塞形成的原因

　　因?yàn)樵谑孪葲]有任何協(xié)商和請求許可機(jī)制的資源共享網(wǎng)絡(luò)中，幾個IP分組同時到達(dá)路由器，并期望經(jīng)同一個輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)的可能性是存在的，顯然，不是所有分組可以同時接受處理，必須有一個服務(wù)順序，中間節(jié)點(diǎn)上的緩存為等候服務(wù)的分組提供一定保護(hù)。然而，如果此狀況具有一定的持續(xù)性，當(dāng)緩存空間被耗盡時，路由器只有丟棄分組。在這種持續(xù)過載的狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)性能會急劇下降。

　　存儲空間限制

　　在每個輸出端口有一定的存儲空間，若一個輸出端口被幾個輸入數(shù)據(jù)流共同使用，輸入流的數(shù)據(jù)包就會在該存儲空間內(nèi)排隊(duì)等待輸出。當(dāng)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的速率低于數(shù)據(jù)包的到達(dá)速率時，會造成存儲空間被占滿的情形，后到達(dá)的數(shù)據(jù)包將被丟棄。突發(fā)數(shù)據(jù)流的此種現(xiàn)象更多。雖然從某種程度上來講，存儲空間的增加能夠緩解輸出端口的壓力。但是存儲空間無限制的增加，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)包完成轉(zhuǎn)發(fā)時，它們早已超時，源端認(rèn)為這些數(shù)據(jù)包在傳輸過程中被丟棄而要求重發(fā)，不僅降低網(wǎng)絡(luò)效率，而且使得網(wǎng)絡(luò)擁塞情況更加嚴(yán)重。另外在實(shí)際應(yīng)用中，存儲容量不可能無限制的增加，不符合實(shí)際意義。

　　帶寬容量的限制

　　通過實(shí)踐證明低速鏈路難以應(yīng)對高速數(shù)據(jù)流的輸入，從而發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。依據(jù)香農(nóng)理論，信源的發(fā)送速率必須小于或等于信道容量。因此，當(dāng)源端帶寬遠(yuǎn)大于鏈路帶寬形成帶寬瓶頸時，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)排隊(duì)等待，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。

　　處理器性能限制

　　路由器中的 CPU 主要執(zhí)行緩存區(qū)排隊(duì)、更新路由表、進(jìn)行路由選擇等功能，如果其工作效率不能滿足高速鏈路的需求，就會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和不合理的路由原則也會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象的發(fā)生。

　　擁塞控制

　　解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的方法是擁塞控制(congestion control)。擁塞控制需要確保網(wǎng)絡(luò)能夠承載用戶提交的通信量，是一個全局性問題，涉及主機(jī)、路由器等很多因素。衡量網(wǎng)絡(luò)是否擁塞的參數(shù)主要有：缺乏緩沖區(qū)造成的分組丟失率、平均隊(duì)列長度、超時重傳的分組數(shù)目、平均分組延遲及分組延遲變化等。根據(jù)控制論，擁塞控制方法分為兩類：第一類是開環(huán)控制，即通過設(shè)計(jì)一個好的算法來避免擁塞發(fā)生。在進(jìn)行擁塞控制時，不考慮網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)。常用算法有：

　　1.源端擁塞控制算法

　　2.鏈路擁塞控制算法[1]

　　第二類是閉環(huán)控制，即給予反饋機(jī)制，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)來控制擁塞。反饋方法有以下幾種：

　　1、向信息源發(fā)送一個告警數(shù)據(jù)報(bào)。

　　2、在數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)中保留一個比特或一個域，用來表示發(fā)生擁塞。一旦發(fā)生擁塞，路由器對所有輸出數(shù)據(jù)報(bào)中的相應(yīng)比特進(jìn)行設(shè)置，以此來向鄰居告警。

　　3、主機(jī)或?yàn)V油器主動地、周期地發(fā)送探測數(shù)據(jù)報(bào)(probe)，查詢是否發(fā)生擁塞。

　　閉環(huán)擁塞控制的工作過程如下：

　　1、由監(jiān)控系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)何時何地發(fā)生擁塞;

　　2、當(dāng)發(fā)生擁塞時，將發(fā)生擁塞的消息傳給能采取動作的站點(diǎn);

　　3、調(diào)整系統(tǒng)操作，解決擁塞問題。