数据报子网中的拥塞控制

在本文中，我们将探讨数据帧子网中各种拥塞控制方法。同时，我们还将分析这些方法的缺点，并详细阐述每种方法的原理。让我们逐一来讨论这些方法吧。

先决条件——拥塞控制

数据分组和子网络中的拥塞控制：
下面列出了一些可用于数据报子网中的拥塞控制方法（这些方法同样适用于虚拟电路子网）。

1. 窒息包
2. 减载/减少负荷
3. 抖动控制。

方法1：阻塞数据包：

• 这种方法既可以用于虚拟电路中，也可以用于数据报子网络中。在这种技术中，每个路由器都会为其所有的输出线路分配一个唯一的变量。
• 这个实数变量表示，u的值介于0到1之间。它实际上代表了那条线路的使用率百分比。如果该变量的数值超过了这个阈值，那么那条线路就会进入警告状态。
• 路由器会检查每一个新到达的数据包，判断其输出线路是否处于警告状态。如果处于警告状态，那么路由器就会发送“阻塞数据包”回来。根据阈值的不同，人们提出了多种不同的拥塞控制算法。
• 根据阈值的不同，这些阻塞数据包可以包含轻微的警告、严厉的警告，或者最后通牒。另一种方式是根据队列长度或缓冲区利用率来决定处理方式，而不是仅以线路利用率作为判断依据。

缺点/不利因素
“Choke packet”技术的问题在于，源主机在接收到“Choke packet”时，是否采取相应行动是由其自行决定的，而不是由系统强制要求的。

方法二：负荷削减

• 准入控制、数据包阻塞以及公平排队等策略适用于拥塞控制。但如果这些策略无法消除拥塞现象，那么就需要采用负载分散技术来应对这种情况。
• 负载卸载的原则是：当路由器收到太多无法处理的数据包时，它应该直接将这些数据包丢弃。
• 由于拥塞，路由器可能会接收到大量的数据包。在这种情况下，路由器可能会随机丢弃任何数据包。不过，其实还有更有效的处理方式。
• 关于如何丢弃数据包的决策，取决于数据包的类型。对于文件传输来说，旧的数据包比新的数据包更重要。而对于多媒体数据来说，新的数据包比旧的数据包更为重要。因此，文件传输所使用的策略被称为“wine”（旧的数据包比新的数据包更重要），而多媒体数据则采用“milk”策略（新的数据包比旧的数据包更重要）。
• 可以根据不同的应用场景来制定智能的丢弃策略。要实施这样的智能丢弃策略，就需要发送方的配合。
• 该应用程序应该根据数据包的重要性将其分类，以显示它们的重要性。
• 如果这样做的话，那么在需要丢弃数据包时，路由器会先丢弃优先级最低的数据包。之后，路由器再依次处理优先级稍高的数据包。为了区分数据包的优先级，需要在数据报的头部设置一个或多个比特位来表示优先级。在每个ATM信元中，头部都预留了一个比特位用于标记优先级。每个ATM信元都会被标记为“低优先级”或“高优先级”。

方法3：抖动控制

• 抖动可以定义为属于同一流的数据包在延迟上的变化。而实时音频和视频则无法容忍这种抖动。不过，如果数据包所传输的信息只是文件中的简单数据的话，那么抖动就无关紧要了。
• 在音频和视频传输过程中，如果数据包到达目标地址的延迟为20毫秒到30毫秒，那也没关系，只要这个延迟保持恒定即可。
• 由于不同数据包的传输时间存在差异，因此声音和视觉质量的提升将会受到一定影响。因此，实际上可以说，99%的数据包的传输时间应该在24.5毫秒到25.5毫秒之间。
• 当数据包到达路由器时，路由器会检查该数据包是位于前方还是后方，以及它将在何时被处理。
• 这些信息被存储在数据包中，并且会在每次传输时得到更新。如果某个数据包的传输时间超过了预定的时间表，那么路由器会暂时保留该数据包一段时间；而如果某个数据包的传输时间提前或延迟了，路由器则会尽量尽快将其发送出去。这样做有助于保持每个数据包的平均传输时间保持稳定，从而避免时间上的波动。