計算機網絡擁塞的高效控制方法探究

韓旭東

（遼寧廣播電視大學,110034）

計算機網絡擁塞的高效控制方法探究

韓旭東

（遼寧廣播電視大學,110034）

隨著各項技術的進步與發展，計算機技術在各行各業中都取得了廣泛的應用，這也導致計算機網絡堵塞的問題日益嚴重，計算機網絡運行的過程中，如果出現嚴重的網絡堵塞，會導致網絡服務質量低、資源分配效率低、數據包丟失的現象出現，采取有效的措施控制計算機網絡堵塞是非常必要的，本文就主要對相關的擁塞控制理論進行簡單分析，并提出相關的網絡擁塞的高效控制方法，對于計算機網絡運行效率的提升具有積極的作用。

計算機網絡擁塞；高效控制；方法研究

隨著社會市場經濟的發展，計算機網絡已經遍布人們的日常生活中，并且在政治、軍事等領域也具有廣泛的應用，隨著用戶數量的增加，對我國的計算機網絡資源容量的要求不斷提升，由于現有的計算機網絡的綜合處理能力有限，這很容易導致網絡擁塞的問題，這會直接導致計算機網絡性能的下降，嚴重時還會導致網絡崩潰，對整個計算機網絡的服務質量造成非常嚴重的影響，本文就主要針對此予以簡單分析。

1 計算機擁塞控制理論

計算機網絡在運行過程中出現擁塞主要是因為計算機網絡傳輸的分組數量過多，一旦其分組數量與網絡的數據處理能力近似，這將直接導致計算機網絡難以滿足用戶的通信服務請求，導致計算機網絡的數據處理能力下降，采取有效的措施控制計算機網絡擁塞是非常必要的，但是在實際的網絡運行過程中，用戶的數量及其所用資源的數量是難以進行直接控制的，一旦用戶對計算機網絡的負載請求大于網絡的資源容量及其處理能力，就會導致計算機網絡擁塞的發生。

對計算機網絡發生擁塞的主要原因進行簡單分析，其中一個重要的原因就是計算機網絡資源的分布不均，在整個計算機網絡中，其網絡傳輸節點眾多，各個節點之間的網絡資源及網絡容量的分布是具有很大差別的，網絡中有的節點之間的數據傳輸速率非常的大，而有的節點之間的傳輸速率則比較小，一旦其數據的傳輸速率過小，就很容易導致出現網絡擁塞的問題。另一方面，當網絡中多個節點同時向某一個節點傳輸數據時，由于其中間節點的網絡存儲能力的限制，如果有大量的數據同時傳入該節點，就會導致該節點出現嚴重的網絡堵塞。因此，在實際的應用中，要對計算機網絡的擁塞進行控制，就需要協調好網絡負載、響應時間、吞吐量之間的關系，使計算機網絡在運行的過程中始終處于最好的運行狀態，這能夠有效的避免計算機網絡擁塞具有積極的作用。

當計算機網絡在運行的過程中因傳輸報文過多而導致出現擁塞時，傳統的處理方式中，會應用TCP擁塞控制機制來進行處理，其主要的處理原則是模仿交通指揮的原則，在實際的處理工作中，主要是對數據包的傳輸路徑進行選取，在出現網絡擁塞時，為數據包的傳輸選擇最優傳輸路徑，并且其在運行的過程中，為了保證傳輸速率，會將一些數據包進行丟棄，以此來保證相關數據傳輸的可靠性，在其運行過程中，其丟包率是按照以下的計算公式進行計算：

上式中，n表示的含義是：總的數據傳輸包數量；Pi表示的含義是：計算機網絡擁塞控制過程中，第i個數據包被丟棄的概率；F表示的含義是：通過計算所得到的數據丟包率指標，如果采用這種傳輸方式，數據包被丟棄的概率是非常的大的，并且，網絡資源的分配效率的計算如下式所示：

上式中a表示的含義是：調節系數；Respond Time表示的含義是：響應時間；Throughput表示的含義是：網絡吞吐量；Power表示的含義是：網絡資源的分配效率，由上文中的分析可知，采用傳統的方法對網絡擁塞進行控制，很容易導致一些數據包的丟失，并且會對網絡的吞吐量產生較嚴重的影響，并且會影響到網絡資源的分配效率，這種較低的網絡服務質量，將很難滿足用戶的網絡傳輸需求，這就需要在現有的基礎上，提出一種高效的計算機網絡擁塞控制方法。

2 計算機網絡擁塞的高效擁塞控制方法

為了有效的控制計算機網絡擁塞的問題，在傳統控制方法的基礎上，提出了一種以TCP層網絡擁塞控制基礎作為基礎，并有效的結合IP層網絡資源隊列管理的計算機網絡擁塞控制方法，能夠有效的解決計算機網絡擁塞問題。TCP計算機網絡擁塞控制機制在解決擁塞問題的過程中，主要應用的是交通指揮規則，在一定程度上，能夠有效的解決網絡擁塞問題，但是隨著計算機網絡規模的增大、計算機網絡結構日益復雜，如果單純的采用這種控制方式是難以滿足實際的網絡需求的，在此基礎上，將其與計算機網絡中的網絡層有效結合，在TCP控制的基礎上，充分的應用IP層網絡資源隊列管理策略，能夠對擁塞控制機制進行有效的優化，對于解決網絡擁塞問題具有積極的作用，同時能夠有效的提升計算機網絡的響應時間及服務質量，下面就主要對這種控制方法進行簡單介紹。

2.1 先進先出的控制原則

先進先出的控制原則主要指的是：在實際的網絡運行過程中，對數據包的處理與傳輸的基本原則是，先到達的數據包先服務，后達到的數據包后服務。在實際的應用中，所有在計算機網絡中傳輸的數據包都是經由發送端發送，傳輸至路由器端之后，采用先進先出的處理原則對其進行有效的處理，但是由于路由器緩存用的內存空間大小的限制，一旦其接受到的數據包在緩沖存儲區域中占滿了其存儲空間，在此之后傳輸過來的數據包將不被接受，那么這些數據包將會被丟棄，其原理框圖如圖1所示。

圖1 先進先出的服務原理

2.2 隊列管理的控制原則

在實際的控制工作中，在選擇先進先出的服務原則之后，還需要對其實施有效的隊列管理，在隊列管理的過程中，主要有加權公平排隊與公平排隊兩種策略，而加權公平排隊是在公平排隊的基礎上開展的，其管理方式為：對最先達到并且存儲于緩沖空間中的數據包進行優先提取，并采用加權公平排隊的調控器，依據循環開展的方式，對各個數據包進行相關的處理，循環沒有停止之前，抑制按照該模式進行，應用該種隊列管理策略的最主要的優點是：能夠在規定的時間中受到與要求數量相符的服務，應用這種管理方式，能夠有效的保證在某一段時間內，分配權值的某個類能夠得到滿足相關要求數量的類，可以將其應用于網絡吞吐量的控制中，具有非常好的應用效果。

另一方面，在實際的運行過程中，需要對數據丟失率及平均隊列長度進行監控，對于傳遞過來的數據包進行處理時，需要對隊列中的數據長度進行監控，并要判斷相關數據長度與設定閥值之間的大小關系，如果隊列長度小于系統所設定的最小判定閥值，可以使其直接進入隊伍中進行傳輸，如果相關數據長度處于系統所設定的最小判定閥值與最大判定閥值之間，則需要對該數據包的丟失率進行監控、計算，根據計算結果判定是否應該對該數據進行丟棄處理；如果相關數據的長度直接超出系統所設定的最大閥值，那么應該直接對該數據予以丟棄，不對其進行傳輸，采用這種隊列管理方式，能夠很好的解決計算機網絡擁塞問題。

2.3 計算機網絡擁塞控制機制的相關評價方法

設計了以上的計算機網絡擁塞控制方法，要將其應用于實際的網絡擁塞控制中，還需要對其控制機制的有效性進行評價，在開展評價的過程中，主要的質量評價指標有：時間延遲、數據包丟失率、吞吐率等，計算機網絡在實際的運行過程中，如果出現網絡擁塞現象，整個網絡的運行性能及服務質量都會受到嚴重的影響，為了對其控制方法的有效性進行評價，在實際的評價應用中，可以用網絡資源分配效率、數據丟失率作為評價指標對網絡性能進行評價，網絡資源的分配效率反應的是采用高效擁塞控制機制之后對網絡的優化能力大小，數據丟失率反映的是應用計算機網絡擁塞控制機制之后，確保網絡數據信息完整傳輸的能力，主要是站在數據信息的層面上，對計算機網絡的運行性能進行評價，在實際的應用中，這兩方面的評價效果都能通過相關的計算公式進行計算，在整個評價工作中，應該建立起一個有效的調節系數，如果主要是對響應時間進行控制，相關的調節系數要比1小，如果主要關注的是網絡的吞吐率，則相關的調節系數要比1大，在實際的應用中，該中擁塞控制方法的數據丟包率是非常的低的，并且與傳統的控制機制相比，其網絡資源的分配效率及響應時間都得到了有效的優化，在實際的應用中，該控制方法具有非常好的應用效果，值得在實際應用中推廣。

3 結束語

隨著計算機網絡運行過程中，用戶數量的急劇增加，對于計算機網絡的容量及網絡運行性能提出了更高的要求，由于現有計算機網絡資源條件的限制，計算機網絡中出現擁塞的概率逐漸提升，采取有效的措施對其進行控制是非常必要的，本文就在此基礎上提出了一種計算機網絡擁塞高效控制方法，對于網絡服務質量的提升具有積極的作用。

[1] 秦光.計算機網絡擁塞的高效控制方法研究[J].計算機仿真,2012(9).

[2] 吳浩.淺析計算機網絡擁塞的高效控制方法[J].計算機光盤軟件與應用,2013(1).

[3] 文宏,樊曉平,張會福,陳安華.無標度網絡擁塞控制方法研究[J].小型微型計算機系統,2013(11).

韓旭東，1978年5月出生，男，漢族，籍貫遼寧省大連市,碩士，講師，研究方向：網絡及信息化系統建設

Research on efficient computer network congestion control method

Han Xudong
(Liaoning Radio TV University,110034)

With the progress and development of the technology,the computer technology has been widely used in all walks of life,which also lead to computer network congestion problem is becoming more and more serious,the process of the computer network operation,if serious network congestion occurs,will lead to the emergence of the network quality of service,resource allocation efficiency is low,low packet loss phenomenon,take effective measures to control the computer network congestion is very necessary,this article mainly related to the congestion control theory analysis,and put forward the efficient control method of network congestion related,plays a positive role in computer network operation efficiency.

computer network congestion control method research;efficiency