网络拥塞控制概述_魏星1
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2022-08-04
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网络拥塞控制概述
魏星
∗
高振中
（桂林航天工业高等专科学校计算机系 广西 桂林 541004）
摘 要
论文介绍了网络拥塞的相关知识着重分析了网络拥塞产生的原因及其危害并结合实际提出了避免网络拥
塞的策略（1）合理设计网络拓朴结构；（2）合理设计路由器的缓冲区；（3）增加资源能力；（4）均衡链路负载。
由此可以看到网络拥塞控制必须协调数据源和网络中间节点乃至客户机一起协调工作。
关键词
拥塞控制；人工智能；网络拥塞；TCP／IP
中图分类号：
TP393
文献标识码：
A
文章编号：
1009—1033（2008）01—0035—02
随着计算机网络本身规模的迅速扩大网络应用的不
断增加和用户数量的迅速增长使得网络正经历越来越多
的性能问题其中一个比较严重的现象就是网络拥塞（net-
work congestion）。
1 网络拥塞
当通信子网中存在过多的数据包时网络的性能就会
下降这种现象称为拥塞 （Congestion）。在网络发生拥塞
时会导致端到端时延（Delay）的急剧增加并造成大量的
分组丢失（Packetloss）使吞吐量（T hroughput）下降甚至
有可能使整个 系统 发生 崩溃（Congestioncollapse） 。图 1
图1 网络负载与吞吐量、响应时间及网络性能的关系
描述了网络负载和吞吐量、延时、网络性能之间的关系。当
网络负载较小时吞吐量基本上随着负载的增长而增长呈
线性关系延迟增长缓慢。当负载达到网络容量时吞吐量
缓慢增长而延迟急剧 增加这 一点称为 膝点（Knee）。如
果负载继续增加路由器开始丢包当负载超过一定量时
吞吐量开 始 急 剧 下 降延 迟 急 剧 上 升这 一 点 称 为 崖 点
（Cliff）。通常将 Knee 点附近称为拥塞避免区间Knee 和
Cliff 之间是拥塞恢复区间Cliff 之外是拥塞崩溃区间。可
以看出负载在 Knee 附近时网络的使用效率最高。拥塞
控制就是由网络节点来采取措施避免拥塞的发生或者对拥
塞的发生作出反应使得网络能够传输较大的有效吞吐量
具体说在图1（a）中就是要使负载保持在膝点附近而这
时我们可以看到在图 1（c）中网 络 性能也就 处于 最 佳 状
态。
2 网络拥塞的危害
网络拥塞导致的直接后果是整个网络的性能下降包
括：包丢失 率 增 加、端 到 端 延 迟 增 大、系 统 吞 吐 量 （Good-
put）下降、甚至有可能使整个系统发生拥塞崩溃（Conges-
tion Collapse）．当网络处于拥塞崩溃状态时微小的负载增
量都将使网络的有效吞吐量急剧下降。拥塞的危害主要表
现为以下几个方面：
（1） 延迟增加包丢失率增大。拥塞发生时路由器缓
冲队列长度增加分组等待排队输出的时间变长进而导致
延迟的增加。并且随着延迟的增加还会引起超时重传更
多的分组进入网络进一步加重拥塞程度。而这时路由器
不得不丢弃一些分组在路由器缓存溢出的情况下随后到
达路由器的分组都会被丢弃直接影响着系统的性能。
（2） 资源利用率降低无效利用 率增加。例如：拥塞
发生时路由器缓存通往链路的分组都会被丢弃造成这些
链路得不到充分利用降低了资源的有效利用率。
（3） 导致拥塞崩溃的发生这是最严重的后果。此时
几乎无任何有效的数据传输网络进入死锁状态。
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2008年第1期
（总第49期）
桂林航天工业高等专科学校学报
JOU RNAL OF GUILIN COLLEGE OF AEROSPACE T ECHNOLOGY
计算机技术及应用
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作者简介：魏星（1980—）男四川资中人桂林航天工业高等专科学校计算机系教师。桂林电子科技大学2007
级硕士研究生研究方向：计算机网络技术及应用。
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