Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｗｏｒｌｄ・网络天地 网络拥塞的几种处理方法 文／罗泽涛 网络拥塞是指到达通信子网 中某一部分的分组数据包过多且 来不及处理及转发，以至于引起 局部网络乃至整个网络性能下降 的现象，严重时会导致网络通信 中断死锁。网络拥塞的原因较多， 主要表现在节点存储空间有限、 链路带宽容量以及节点处理 器性能等几个方面，而较为 通行的处理方法主要有采用缓冲 区分配、分组消灭、流量控制和 抑制分组等手段予以解决 【关键词】网络拥塞流量控制网络安全 １引言 网络节点与网络规模日渐增多、变大， 要求路由策略必须能够应付不断增多的数据量 和分组数据包。但是，网络存储转发节点的资 源在一定条件下，又是有限的。当传输的数据 量和分组数据包超出某一个或多个节点或网络 链接的负荷能力，而导致该节点或某一段网络 失效时，就会导致该处分组的大量堆积，从而 导致网络的拥塞。 网络拥塞显然降低了网络运行的效果， 并且因拥塞得不到解决而导致的综合效应会使 得这种拥塞由一个节点蔓延至其他节点，导致 分组数据包的大量且大面积聚集，最终导致网 络瘫痪。 ２网络拥塞原因分析 ２．１存储空间 网络节点中的处理设备有一定的存储空 间，若一个输出端口被几个输入数据流共同使 用，输入流的数据包就会在该存储空间内排队 等待输出。当端口转发数据的速率低于数据包 的到达速率时，会造成存储空间被占满的情 形，在这种多条输入流有数据到达，且需要同 一输出端口输出转发时，如果处理设备没有足 够的内部存储空间来暂时存放源源不断输入的 数据，后到达且超出存储空间的数据包将被丢 弃。如果存储空间足够大，这显然能够缓解输 出端口的压力，理论上也不会造成数据包的丢 从动态角度来看，当虚电路上Ｂ节点收 失，但存储空间增加到多少为宜？这又会带来 到Ａ节点数据分组并转发至下一个节点ｃ后， 一个新的问题：当某一个数据包完成转发时， Ｂ节点向Ａ节点反馈信号，告知前一数据分 由于其排队等待时间过长，数据发送源端认为 组已经转发且目前Ｂ节点缓冲区域空置，可 该数据包已经被丢弃并要求重发，这不仅降低 以接受Ａ节点下一数据分组的传输。在多个 了网络效率，而且使得网络拥塞情况更加严重。 未处理数据分组存在的情况下，为了完全消除 ２．２带宽容量 拥塞的可能性，每个节点都要为每个虚电路保 留等价于多个分组总量的缓冲区。 香农定理定义了某一个信道的最大传输 ３．２分组消灭（Ｐａｃｋｅｔ ｅｌｉｍｉｎａｔｉＯｎ） 速率。信源的发送速率必须小于或等于信道容 量。任何信道带宽最大值为Ｃ＝Ｗ ｌｏｇ２ （Ｉ＋Ｓ／Ｎ） 如果某一个节点上出现分组的过分聚集， （其中Ｃ是可得到的链路速度，ｗ是链路的 按照一定的规则丢弃其中一部分，以减少等待 带宽，Ｓ是平均信号功率，Ｎ是平均噪声功率， 传输的分组数量，降低网络负荷。 信嗓比Ｓ／Ｎ通常用分贝ｄＢ表示）。当通过信 当缓冲区被占满时，节点会将继续到来 道的信号速率超过香农定理的信道容量时，传 的分组数据丢弃。这当然会导致被丢弃的分组 输速率显著下降，误码率显著提高，从而导致 数据无法到达目的端。若通信子网传递的是数 信息质量严重下降。因此，当源端带宽远大于 据分组，丢弃这些分组数据来防止拥塞的发生。 链路带宽形成带宽瓶颈时，导致数据包在网络 但若通信子网提供的是虚电路服务，则必须在 节点排队等待直至出现数据的拥塞。 某个节点处保存被丢弃分组数据，等待拥塞解 ２．３处理器性能 决后重新传输。当然，发送节点的协议最终会 得知分组数据丢失情况并重新发送。 网络设备例如路由器的吞吐量，是指在不 我们可以通过一些方法来解决丢弃分组 丢包的情况下单位时间内通过的数据包数量。 所带来的问题，最终目的让被丢失的分组重新 如果吞吐量太小，就会使得数据信道的流量过 发送 一种是让发送被丢弃分组的节点超时， 低而成为网络瓶颈，给整个网络的传输效率带 并重新发送分组直至分组被收到；另一种是让 来负面影响。吞吐量是网络设备的硬件性能指 发送被丢弃分组的节点在尝试一定次数后放弃 标，这些设备的处理器性能直接影响到该设备 发送，并迫使数据源节点超时而重新开始发送。 数据吞吐量的数值。网络设备中的处理器主要 ３．３流量控制（Ｆ１ｏｗ ｃｏｎｔｒｏ１） 执行缓存区排队、更新路由表、进行路由选择 等功能，如果其工作效率不能满足高速链路的 流量控制协议用来控制要发送的分组的 需求，就会造成网络拥塞。 数量。如果节点间发送的数据过多或者数据发 ３网络拥塞的处理方法 送速率过快，致使某一节点来不及处理，则会 造成数据在接收端的丢失或是堆积。在两个节 ３．１缓冲区分配（Ｂｕｆｆｅｒ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ） 点中，节点Ａ通过预定路径向节点Ｂ发送数 据，假定两个节点之间的信道带宽为１ＯＭｂｉｔ／ 该方法用于虚电路分组交换网中。虚电路 Ｓ，节点Ｂ的数据处理速率为５Ｍｂｉｔ／ｓ，当节点 是网络节点间建立起来的路径，它在任何数据 Ａ向节点Ｂ传送分组数据时，节点Ａ发送的 分组发送前被确定，这个路径一旦确定，在开 分组数据在节点Ｂ处发生拥塞，从而导致到 放系统互连（ＯＳＩ）模型中，协议会为此路径 达节点Ｂ的数据分组被丢弃或堆积。为了避 预留缓冲区。若此路径中，某一个节点的缓冲 免这种现象的发生，通常的处理办法是采用流 区域已经被占用，则重新进行路由选择。通过 量控制，即控制发送端发送的数据量及数据发 缓冲区的预留与分配机制，网络节点为每个虚 送速率，使其不超过接收端的承受能力，这个 电路开设“专属”缓冲区。“专属”缓冲区直 至数据分组传输完毕、虚电路拆除才终止，转 而成为其他虚电路数据分组的“专属”缓冲区。 ＜＜下转３６页 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・３５ 网络天地・Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｗｏｒｌｄ 探讨ＷＣＤＭＡ网络ｌｕｂ接口智能猜测配置技术的研究和开发 文／张利明 脱离开如上的接口 接口预设的信令监测，能 ＷＣＤＭＡ这一范畴的网络管控， 接纳了智能猜测的新颖路径，衔 接起Ｉｕｂ架构下的特有接口。经 由参数配置，摸索出了公共架构 下的、信道参数特有的配置算 法。链路信道这样的参数配置， 带有特有的映射关联；在预设 的解码以前，要搭配上可用的 链路参数。智能猜测这一范畴 的配置技术，经由开发调研， 获取到了最优成效。 户平面。传输网络层级，可以运送如下数值： 搜集得来必备的数值，明晰网络固有的性能参 无线资源特有的管控信息、语音数值这样的信 数。这样做，就为接续的优化及运维，供应了 可用指引。真正去解码以前，要对原初的链路 参数，予以智能猜测 信令监测衔接的侧重步 骤，涵盖了特有的二类配置、预设链路特有的 协议栈、ｌＤ架构下的独特映射。 息。为了提快原初的运送速率，普遍接纳了异 步态势下的传输模式，也即ＡＴＭ。在这之中， 安设了ＡＡＬ５架构下的管控界面，它能承载预 设的数据业务：安设了ＡＡＬ２架构下的用户界 面，它能荷载特有的话音业务，如图１。 １概要的ｌｕｂ特性 Ｉｕｂ这一新颖接口，衔接了体系以内的 ２可用的设计路径 智能猜测能供应的侧重功能，是预设链 ＲＮＣ，以及预设的Ｎｏｄｅ。它能接纳信令，并 路特有的参数配置，从而创设出Ｉｕｂ衔接的协 【关键词】ＷＣＤＭＡ网络Ｉｕｂ接口 智能猜测配置 技术研究和开发 予以运送，带有无线接口的特性。接口安设的 议栈。具体而言，ＡＡＬ２衔接的传输信道，搭 Ｄ架构下的映射关联。 协议栈，在水平层级以内，创设了两个可用的 配了特有规格的参数、Ｉ功能层，也即无线架构下的控制层级、传输网 Ｉｕｂ这一新颖接口，被看成网络特有的侧 重接口。ＷＣＤＭＡ架构下的网络监控，不能 ＡＡＬ５这样的预设信道，也与如上的传输衔接。 络衔接的控制层。如上的层级，涵盖了网络管 依循配置参数，可以调用体系以内的原初数值，控的平面、传输必备的管控平面、设定好的用 妥善予以解码；在这以后，就能提炼出合成的 ＜＜上接３５页 能力主要是指接收端的缓存和数据处理速度。 节点Ａ的发送速率（适配下一节点Ｂ的 塞预警状态。此时，节点以抑制分组来响应任 何要求以此超标链路作为输入的进入分组，并 直接影响分组数据源节点，当分组数据源节点 收到抑制分组时，立即减少其发送分组数据的 速率 参考文献 ［１】【美】Ｓｔｅｐｈｅｎ Ｎｏｒｔｈｃｕｔｔ著，陈曙辉，李 华译．深入剖析网络边界安全［Ｍ】．北京： 机械工业出版，２００３． ［２】【美】ＲｏｎａＩｄ Ｌ．Ｋｒｕｔｚ，Ｒｕｓ ｓｅ１１ Ｄｅａｎ Ｖｉｎｅｓ 著，盛思源，成功译．信息安全基础［Ｍ】． 北京：机械工业出版，２００５． 处理速率），或者是增大节点Ｂ的接收缓存， 确保分组数据不丢失。拥塞控制和流量控制都 是进入网络的通信量的机制，两者是不可 分离的。不过，从广义上看，拥塞本质上也属 于流量控制的范畴。流量控制用于防止在端口 阻塞的情况下丢帧，这种方法是当发送或接收 本阶段预警解除后，会有两种情况发送， 一是节点恢复其传输速率至合理水平，二是如 果继续有抑制分组信息到达，节点会继续降低 缓冲区开始溢出时通过将阻塞信号发送回源地 分组传输速率，通过降低输入的数据量和输入 址实现的。流量控制可以有效的防止由于网络 速率，数据源节点就能够让其输出链路的使用 中瞬间的大量数据对网络带来的冲击，保证用 户网络高效而稳定的运行。 ３．４抑制分组（Ｃｈｏｋｅ ｐａｃｋｅｔ ｓ） 【３】宋丽华，王海涛，曹海兵．基于性能服 务的高速网络运输层拥塞控制解决方案 率继续降低，从而避免拥塞的出现。 【Ｊ】．理工大学学报（自然科学 版），２０１２（０６）． ４结束语 网络的高速发展导致在其上流通的数据 作者简介 罗泽涛（１９８０一），男，湖北仙桃人 现为广 抑制分组提供了一种更动态的方式来处 理拥塞。每个节点对其输出数据的活动进行监 控，记录每条链路的使用情况。在网络链路或 节点使用率低的时候，这表示出现拥塞的可能 性较小。当网络链路或节点的使用率增加时， 则表示大量的分组数据经过节点被处理。当任 何一段网络链路的使用率超过预定标准是，节 点协议就会发出信息，并使链路和节点进入拥 呈几何级数增长，如果在网络链路和节点间 较好的控制好数据传输，避免数据拥塞的出 现，提高网络的使用效率和安全系数，并且 有利于降低网络无必要的负载，有利于网络 资源的利用。因此，对网络拥塞产生的原因、 拥塞的处理解决方法的研究具有一定的理论 和实际意义。 东省技师学院讲师。研究方向为计算机网络、 信息安全。 作者单位 广东省技师学院广东省惠州市 ５１６１００ ３６・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
