CHAPTER 13 / CONGESTION CONTROL IN

CHAPTER 13 / CONGESTION CONTROL IN DATA NETWORKS
1In this chapter we use the term packet in a broad sense, to include packets in a packet-switching
network, frames in a frame relay network, cells in an ATM network, or IP datagrams in an internet.
2Appendix I provides an overview of queuing analysis.
At St. Paul’s a great throng crammed the platform. She saw a sea of faces, each
stamped with a kind of purposeful, hungry urgency, a determination to get into this
train. As before, when she was on the Northern Line, she thought there must be some
rule, some operating law, that would stop more than a limited, controlled number getting in. Authority would appear and stop it.
—King Solomon’s Carpet, Barbara Vine (Ruth Rendell)
KEY POINTS
• Congestion occurs when the number of packets being transmitted
through a network begins to approach the packet-handling capacity
of the network. The objective of congestion control is to maintain the
number of packets within the network below the level at which performance falls off dramatically.
• The lack of flow control mechanisms built into the ATM and frame
relay protocols makes congestion control difficult. A variety of techniques have been developed to cope with congestion and to give different quality-of-service guarantees to different types of traffic.
• ATM networks establish a traffic contract with each user that specifies the characteristics of the expected traffic and the type of service
that the network will provide. The network implements congestion
control techniques in such a way as to protect the network from congestion while meeting the traffic contracts.
• An ATM network monitors the cell flow from each incoming source and
may discard or label for potential discard cells that exceed the agreed
traffic contract. In addition, the network may shape the traffic coming
from users by temporarily buffering cells to smooth out traffic flows.
A key design issue that must be confronted both with data networks, such as
packet-switching, frame relay, and ATM networks, and also with internets, is that
of congestion control. The phenomenon of congestion is a complex one, as is
the subject of congestion control. In very general terms, congestion occurs
when the number of packets1 being transmitted through a network begins
to approach the packet-handling capacity of the network. The objective of
congestion control is to maintain the number of packets within the network
below the level at which performance falls off dramatically.
To understand the issues involved in congestion control, we need to
look at some results from queuing theory.2 In essence, a data network or
13.1 / EFFECTS OF CONGESTION 379
internet is a network of queues. At each node (data network switch, internet
router), there is a queue of packets for each outgoing channel. If the rate at
which packets arrive and queue up exceeds the rate at which packets can be
transmitted, the queue size grows without bound and the delay experienced
by a packet goes to infinity. Even if the packet arrival rate is less than the
packet transmission rate, queue length will grow dramatically as the arrival
rate approaches the transmission rate. As a rule of thumb, when the line for
which packets are queuing becomes more than 80% utilized, the queue
length grows at an alarming rate. This growth in queue length means that the
delay experienced by a packet at each node increases. Further, since the size
of any queue is finite, as queue length grows, eventually the queue must
overflow.
This chapter focuses on congestion control in switched data networks,
including packet-switching, frame relay, and ATM networks. The principles
examined here are also applicable to internetworks. In Part Five, we look at additional congestion control mechanisms in our discussion of internetwork operation and TCP congestion control.
13.1 EFFECTS OF CONGESTION
Consider the queuing situation at a single packet switch or router, such as is
illustrated in Figure 13.1. Any given node has a number of I/O ports3 attached to
it: one or more to other nodes, and zero or more to end systems. On each port,
packets arrive and depart. We can consider that there are two buffers, or queues,
at each port, one to accept arriving packets, and one to hold packets that are
waiting to depart. In practice, there might be two fixed-size buffers associated
with each port, or there might be a pool of memory available for all buffering
activities. In the latter case, we can think of each port having two variable-size
buffers associated with it, subject to the constraint that the sum of all buffer
sizes is a constant.
In any case, as packets arrive, they are stored in the input buffer of the corresponding port. The node examines each incoming packet, makes a routing decision,
and then moves the packet to the appropriate output buffer. Packets queued for
output are transmitted as rapidly as possible; this is, in effect,

Kết quả (Việt) 1:

CHƯƠNG 13 / TẮC NGHẼN KIỂM SOÁT DỮ LIỆU MẠNG1 in chương này, chúng tôi sử dụng thuật ngữ gói theo nghĩa rộng, bao gồm các gói trong một gói chuyển đổimạng, các khung hình trong một frame relay mạng, các tế bào trong một mạng lưới ATM, hoặc IP datagram trong internet.2Appendix tôi cung cấp một tổng quan về phân tích xếp hàng.Tại St. Paul's great throng crammed nền tảng. Cô nhìn thấy một biển của khuôn mặt, mỗiđóng dấu với một loại khẩn cấp có mục đích, đói, một quyết tâm để có được vào đâyđào tạo. Như trước đây, khi cô ấy đã trên dòng họ phương Bắc, cô nghĩ rằng phải có một sốquy định, một số luật hoạt động, mà sẽ ngăn chặn nhiều hơn một hạn chế, kiểm soát số nhận được trong. Chính quyền nào xuất hiện và ngăn chặn nó.-Vua Solomon thảm, Barbara Vine (Ruth Rendell)NHỮNG ĐIỂM CHÍNH• Ùn tắc xảy ra khi số lượng gói dữ liệu được truyền đithông qua một mạng lưới bắt đầu tiếp cận khả năng xử lý gói tincủa mạng. Mục tiêu kiểm soát tắc nghẽn là để duy trì cácsố lượng gói dữ liệu trong mạng lưới dưới cấp độ hiệu suất rơi khỏi đáng kể.• Thiếu cơ chế kiểm soát dòng chảy được xây dựng vào máy ATM và khunggiao thức tiếp sức làm cho kiểm soát tắc nghẽn khó khăn. Một loạt các kỹ thuật đã được phát triển để đối phó với tắc nghẽn và đảm bảo chất lượng dịch vụ khác nhau cho các loại khác nhau của lưu lượng truy cập.• Máy ATM mạng thiết lập các hợp đồng giao thông với mỗi người dùng xác định các đặc tính của lưu lượng truy cập dự kiến và loại hình dịch vụrằng khách sạn sẽ cung cấp các mạng. Mạng thực hiện tắc nghẽnkiểm soát các kỹ thuật như vậy là để bảo vệ mạng khỏi tắc nghẽn trong khi cuộc họp các hợp đồng giao thông.• Máy ATM mạng theo dõi dòng tế bào từ mỗi nguồn đến vàcó thể huỷ hoặc nhãn cho khả năng loại bỏ các tế bào vượt quá những thoả thuậnhợp đồng giao thông. Ngoài ra, các mạng có thể định hình lưu lượng truy cập đếntừ người dùng bằng cách tạm thời đệm các tế bào để mịn ra dòng chảy giao thông.Một vấn đề thiết kế chính phải đối mặt với cả hai với các mạng dữ liệu, chẳng hạn nhưchuyển mạch gói, frame relay, và mạng lưới ATM, và cũng với internets, đó làkiểm soát tắc nghẽn. Hiện tượng tắc nghẽn là một phức tạp nhất, như làđối tượng kiểm soát tắc nghẽn. Trong thuật ngữ rất chung chung, xảy ra ùn tắcKhi số lượng packets1 đang được truyền qua một mạng lưới bắt đầuphương pháp tiếp cận khả năng xử lý gói tin của mạng. Mục tiêu củakiểm soát tắc nghẽn là để duy trì số lượng gói dữ liệu trong mạngdưới mức độ hiệu suất rơi khỏi đáng kể.Để hiểu các vấn đề liên quan đến kiểm soát tắc nghẽn, chúng ta cầnHãy xem xét một số kết quả từ theory.2 xếp hàng trong bản chất, mạng dữ liệu hoặc13.1 / ẢNH HƯỞNG CỦA TẮC NGHẼN 379Internet là một mạng lưới các hàng đợi. Tại mỗi nút (dữ liệu mạng chuyển mạch, internetbộ định tuyến), có là một hàng đợi gói cho mỗi kênh đi. Nếu tỷ lệ tạinhững gói dữ liệu đến và xếp hàng vượt quá tỷ lệ mà tại đó gói tin có thểtruyền, kích thước hàng đợi phát triển mà không có ràng buộc và sự chậm trễ có kinh nghiệmbởi một gói tin đi đến vô cùng. Thậm chí nếu tỷ lệ xuất hiện gói là ít hơn cácgói tốc độ truyền dẫn, chiều dài hàng đợi sẽ phát triển đáng kể như là sự xuất hiệntỷ lệ tiếp cận tốc độ truyền dẫn. Như một nguyên tắc, khi đường dây choXếp hàng các gói tin mà trở nên nhiều hơn 80% sử dụng, hàng đợichiều dài phát triển tại một tỷ lệ đáng báo động. Sự tăng trưởng này trong chiều dài hàng đợi có nghĩa là cáctrễ kinh nghiệm của một gói dữ liệu tại mỗi nút tăng. Hơn nữa, kể từ khi kích thướctrong hàng đợi bất kỳ là hữu hạn, như chiều dài hàng đợi lớn, cuối cùng hàng đợi phảitràn.Chương này tập trung vào kiểm soát tắc nghẽn mạng chuyển dữ liệu,bao gồm cả chuyển mạch gói, frame relay, ATM mạng và. Các nguyên tắckiểm tra ở đây cũng được áp dụng cho các internetworks. Trong một phần năm, chúng ta nhìn vào các cơ chế kiểm soát bổ sung tắc nghẽn trong cuộc thảo luận của chúng tôi hoạt động internetwork và TCP tắc nghẽn kiểm soát.13.1 ỨNG CỦA TẮC NGHẼNXem xét tình trạng xếp hàng tại một gói đơn switch hoặc router, chẳng hạn như làminh họa trong hình 13.1. Bất kỳ nút nhất định có một số ports3 I/O gắn liền vớinó: một hoặc nhiều hơn để các nút khác và các hệ thống số không hay nhiều kết thúc. Trên mỗi cổng,gói dữ liệu đến và khởi hành. Chúng tôi có thể xem xét rằng có hai bộ đệm hoặc hàng đợi,tại mỗi cổng, một để chấp nhận các gói tin đến, và một để giữ các gói tinchờ đợi để khởi hành. Trong thực tế, có thể có hai bộ đệm kích thước cố định liên kếtvới mỗi cổng, hoặc có thể có một hồ bơi của bộ nhớ có sẵn cho tất cả đệmCác hoạt động. Trong trường hợp thứ hai, chúng tôi có thể nghĩ rằng mỗi cổng có hai biến-kích thướcđệm liên kết với nó, tuân theo các hạn chế đó tổng của tất cả các bộ đệmKích thước là một hằng số.Trong bất kỳ trường hợp nào, khi gói tin đến, chúng được lưu trữ trong bộ đệm đầu vào cổng tương ứng. Các nút kiểm tra mỗi gói tin đến, làm cho một quyết định định tuyến,và sau đó di chuyển các gói tới các bộ đệm đầu ra thích hợp. Túi xếp hàng đểđầu ra được truyền như nhanh chóng nhất có thể; đây là, trong thực tế,

Kết quả (Việt) 2:

CHƯƠNG 13 / khiển tắc nghẽn TRÊN DỮ LIỆU MẠNG
1 Trong chương này chúng tôi sử dụng các gói hạn theo nghĩa rộng, bao gồm các gói trong một gói chuyển mạch
mạng, khung hình trong một mạng frame relay, các tế bào trong một mạng lưới ATM, hoặc datagram IP trong một mạng Internet .
2Appendix tôi cung cấp một cái nhìn tổng quan về xếp hàng phân tích.
Tại một đám đông lớn của Thánh Phaolô nhét nền tảng này. Cô nhìn thấy một biển người, từng
đóng dấu với một loại mục đích, tính cấp bách đói, một quyết tâm để có được thành này
tàu. Như trước đây, khi cô đang trên đường Bắc, cô nghĩ phải có một số
quy tắc, một số luật hoạt động, đó sẽ dừng lại hơn một hạn chế, kiểm soát số nhận được trong. Authority sẽ xuất hiện và ngăn chặn nó.
-King Solomon Carpet, Barbara Vine (Ruth Rendell)
ĐIỂM CHÍNH
• Tắc nghẽn xảy ra khi số lượng các gói dữ liệu được truyền đi
thông qua một mạng lưới bắt đầu tiếp cận năng lực gói xử lý
của mạng. Mục tiêu của điều khiển tắc nghẽn là để duy trì
số lượng gói tin trong mạng dưới mức mà tại đó hiệu suất rơi khỏi đáng kể.
• Việc thiếu các cơ chế điều khiển lưu lượng được xây dựng vào máy ATM và khung
giao thức chuyển tiếp làm cho điều khiển tắc nghẽn khó khăn. Một loạt các kỹ thuật đã được phát triển để đối phó với tình trạng tắc nghẽn và để cung cấp cho chất lượng của dịch vụ đảm bảo khác nhau với các loại lưu lượng khác nhau.
• Mạng lưới ATM thiết lập một hợp đồng giao thông với mỗi người dùng chỉ định đặc điểm của giao thông dự kiến và các loại hình dịch vụ
rằng mạng sẽ cung cấp. Mạng lưới thực hiện tắc nghẽn
các kỹ thuật kiểm soát theo cách như vậy là để bảo vệ mạng từ tắc nghẽn trong khi đáp ứng các hợp đồng giao thông.
• Một mạng lưới ATM giám sát dòng chảy tế bào từ mỗi nguồn gửi đến và
có thể loại bỏ hoặc nhãn cho các tế bào loại bỏ khả năng vượt quá các thỏa thuận
hợp đồng giao thông . Ngoài ra, mạng có thể định hình lưu lượng đến
từ người dùng bằng cách tạm thời đệm tế bào mịn ra các luồng giao thông.
Một vấn đề thiết kế quan trọng phải được đối mặt cả với mạng dữ liệu, chẳng hạn như
gói chuyển mạch, frame relay, và mạng lưới ATM, và cũng với internets, là
kiểm soát tắc nghẽn. Hiện tượng tắc nghẽn là một phức tạp, như là
vấn đề kiểm soát tắc nghẽn. Trong điều kiện rất chung chung, tắc nghẽn xảy ra
khi số lượng packets1 được truyền đi thông qua một mạng lưới bắt đầu
tiếp cận với khả năng gói xử lý của mạng. Mục tiêu của
điều khiển tắc nghẽn là để duy trì số lượng các gói dữ liệu trong mạng
dưới mức mà tại đó hiệu suất rơi khỏi đáng kể.
Để hiểu các vấn đề liên quan đến kiểm soát tắc nghẽn, chúng ta cần phải
xem xét một số kết quả từ xếp hàng theory.2 Về bản chất, mạng dữ liệu hoặc
13,1 / ẢNH HƯỞNG cỦA tắc nghẽn 379
internet là một mạng lưới các hàng đợi. Tại mỗi nút (dữ liệu chuyển đổi mạng, internet
router), có một hàng đợi các gói cho mỗi kênh đi. Nếu tốc độ
mà gói tin đến và xếp hàng vượt quá tỷ lệ mà tại đó các gói tin có thể được
truyền đi, kích thước hàng đợi tăng trưởng mà không bị ràng buộc và sự chậm trễ kinh nghiệm
của một gói tin đi đến vô cùng. Thậm chí nếu tỷ lệ gói tin đến là ít hơn so với
tốc độ truyền gói tin, chiều dài hàng đợi sẽ tăng trưởng mạnh mẽ như sự xuất hiện
tỷ lệ tiếp cận tốc độ truyền. Như một quy tắc của ngón tay cái, khi đường cho
các gói dữ liệu đang xếp hàng trở nên nhiều hơn 80% sử dụng, hàng đợi
chiều dài phát triển với một tốc độ đáng báo động. Tăng trưởng chiều dài hàng đợi này có nghĩa là
trễ kinh nghiệm của một gói tin tại mỗi nút tăng. Hơn nữa, do kích thước
của bất kỳ hàng đợi là hữu hạn, như chiều dài hàng đợi phát triển, cuối cùng hàng đợi phải
tràn.
Chương này tập trung vào việc điều khiển tắc nghẽn trong các mạng dữ liệu chuyển mạch,
bao gồm cả gói chuyển mạch, frame relay, và mạng lưới ATM. Các nguyên tắc
kiểm tra ở đây cũng được áp dụng trong các mạng. Trong Phần thứ năm, chúng ta nhìn vào các cơ chế điều khiển tắc nghẽn thêm trong cuộc thảo luận của chúng tôi hoạt động liên mạng và điều khiển tắc nghẽn TCP.
13,1 TÁC ùn tắc
xem xét tình hình xếp hàng tại một chuyển mạch gói đơn hoặc router, như được
minh họa trong hình 13.1. Bất kỳ nút cho trước có một số lượng I / O ports3 gắn liền với
nó: một hoặc nhiều đến các nút khác, và số không hoặc nhiều hơn để chấm dứt hệ thống. Trên mỗi cổng,
gói tin đến và khởi hành. Chúng ta có thể xem xét rằng có hai bộ đệm, hoặc hàng đợi,
tại mỗi cổng, chấp nhận một gói tin đến, và một để giữ các gói tin đang
chờ đợi để khởi hành. Trong thực tế, có thể có hai bộ đệm cố định kích thước liên quan
với mỗi cổng, hoặc có thể có một hồ bơi của bộ nhớ có sẵn cho tất cả đệm
hoạt động. Trong trường hợp sau, chúng ta có thể nghĩ đến mỗi cổng có hai biến kích thước
bộ đệm liên kết với nó, chịu sự ràng buộc mà tổng của tất cả các bộ đệm
kích thước là một hằng số.
Trong mọi trường hợp, khi gói tin đến, chúng được lưu trữ trong các đầu vào đệm của cổng tương ứng. Các nút kiểm tra từng gói tin gửi đến, làm cho một quyết định định tuyến,
và sau đó di chuyển các gói dữ liệu vào bộ đệm đầu ra thích hợp. Các gói xếp hàng đợi cho
đầu ra được truyền đi càng nhanh càng tốt; đây là, có hiệu lực,