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下一节:拥塞控制

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Video课程教案、知识点、字幕

一个网络能够承载的数据流量

是有限制的

在待传输的数据不多

轻载的时候

发送多少个分组

就成功传送多少个分组

理想的情况是

发送分组

线性增长到网络承载容量的上限

当一个子网或子网的一部分

出现太多分组的时候

网络的性能急剧地下降

这就是拥塞

拥塞出现的时候

分组被丢弃、重传

导致网络吞吐量急剧下降

甚至无法传输分组

可以由两类措施来控制拥塞

开环和闭环

开环控制试图用良好的设计

来解决问题

它的本质是从一开始

就保证问题不会发生

开环决策制定

不考虑网络的当前状态

它是提前考虑

不是不明白

世界变化太快

开环控制的主要问题就是

很难准确估计需求

即使超前的设计

随着时间的推移

也会越来越力不从心

所以更多的是采用闭环控制

闭环控制建立在

反馈环路的概念上

分三个步骤

一监视系统

检测何时何地发生了拥塞

第二把这些拥塞的信息

传递到能够采取行动的地方

三调整系统的运行

以纠正拥塞的问题

那么首先就是要知道

何时何地发生了拥塞

怎么知道发生了拥塞呢

我们可以通过查看一些参数

及拥塞的量度

来检测是否发生了拥塞

比如说因为缺乏缓存空间

而丢弃的分组百分比

平均的队列长度

超时和重传的分组数量

平均的分组的延迟

分组延迟的标准方差

这些值越大

表示拥塞的程度越重

检测到拥塞之后怎么办呢

我首先要把这个拥塞消息

传递出去

检测到拥塞的路由器

发送一个警告分组给源

但是这个警告分组

有可能根本无法到达源

还有一些其他的方法

比如说每个分组

可以保留一位

或者一个字段

当拥塞度量超过阈值的时候

路由器就对这个位或者这个域

填充位

以此警告它的邻居

还有一些方法

就是主机或者路由器

周期性的向外发送探询

叫probe分组

显式地询问有关拥塞的情况

然后在有问题的区域

利用回收的信息来路由流量

这个工作方式

有点像我们的交通电台

那采取什么措施来解决拥塞呢

拥塞产生的根源

无非是发送了太多的分组

超过了资源承载的能力

所以它其实是存在了一个不等式

负载大于资源

一旦这种情况

这个不等式出现就会产生拥塞

那么要解决拥塞

就是去扭转这个不等式

所以措施分成两大类

降低负载和增加资源

增加资源可以在某些点之间

使用更多的通道

来增加带宽

比如说在广深之间

原来只有一根高速公路

塞车塞的跟慢车道一样

后来增加了沿江高速公路

那么这个状况

就得到了很大的缓解

还可以把流量分散到多条路径

从广州到深圳

你除了走高速公路

你还可以坐高铁

把这个流量进行分散

还可以启用空闲的光纤

或者启用备份的路由器

这也是一种增加资源的方法

它可以让更多的资源

来承载更多的负载更多的分组

另外一类方法呢就是降低负载

比如说拒绝为某些用户提供服务

就像广州北京

采取的单双号限行一样

还有呢给某些用户的服务降低等级

就像黄金周旅游

得到的服务一样

还有让用户更有预见性地

安排他们的需求

避开一些拥塞的点拥塞的时段

这些解决方法按照生效的快慢

把它从左到右

列在时间尺度上

表示为这个样子

最慢的是网络供给

然后是流量感知路由

准入控制、流量限制

最右边的也就是生效最快的是

负载脱落

或者叫载荷脱落

我们来看看数据报子网中的

流量限制方法

每台路由器

可以监视它的输出线路

和其他资源的使用情况

然后它把一个实变量u

和监视的这些参数

绑定在一起

它的值位于0到1之间

无论何时只要u

超出了设定的阈值

对应的线路就进入到警告状态

每个新到来的分组

都将被检查

看它的输出线路

是否处于警告状态

处于警告状态之后

可以采取抑制分组的这个措施

来解决问题

抑制分组的原理是这样的

路由器给源机发回一个ICMP

抑制分组

并在抑制分组中

指明发生拥塞的

源分组的目标地址

当源机收到抑制分组之后

它会以某种百分比比如减半

减少它发向该目标的流量

在一段时间内

源机会忽略

同样一个目标的抑制分组

避免过度削减流量

过了这段时间

会继续侦听有无新的抑制分组

如果没有

源机将增加流量

当网络繁忙

或者路由器离源机的距离

很远的时候

给源机发送抑制分组

并不能很好地起作用

因为反应太慢了

改进的方法叫

逐跳抑制分组

让抑制分组途经的

每个上游路由器

都采取相应的流量削减的措施

拥塞点上的拥塞

很快就得到了缓解

但是付出的代价就是

上游路由器需要更多的缓存空间

处理拥塞的最极端

也最有效的方法是负载脱落

或者叫载荷脱落

当路由器收到的分组超载了

一些分组就会被丢弃

但是我们丢哪些分组呢

丢掉分组有几个策略

一个是随机丢弃

也就是说我不管这个分组

是谁的发给谁的

那么我随机地找一些把它丢掉

这种方法呢看起来是最公平的

但也可能丢掉一些

非常重要的分组

还有一种方法呢

就是丢弃新到达的分组

这种策略呢被称作葡萄酒策略

它适合文件传输类

还有一种策略

是丢弃比较早到达的分组

也就是丢弃旧的分组

就是喜新厌旧的牛奶策略

它适合多媒体传输

还有一种方法是

丢弃不太重要的分组

这个就是需要发送方

或者一些中间的设备

在它们的分组中指明优先级

重要程度

当情况变得恶化无可救药之前

我们其实就可以开始丢弃分组

来采取一些措施了

这种方法我们把它叫做

随机早期检测叫RED

为了确定什么时候开始丢弃分组

路由器维护着最早的队列

平均长度

当某条线上的队列平均长度

超过了某个阈值的时候

这个线路就被认定是拥塞的

就可以采取相应的措施了

小结一下今天的内容

拥塞的根源是负载大过资源

所以拥塞控制

就是扭转这个不等式

让资源大过负载

抑制分组生效的时间很慢

逐跳抑制分组

可以加快分解拥塞点的压力

载荷脱落是见效最快的

粗暴的方法

可以根据应用选择

不同的脱落策略

随机早期检测

可以防患于未然

计算机网络课程列表：

第零章

-本课程简介

--课程简介和学习目标

--第44次中国互联网络发展状况统计报告201909

第一章概述

-1.1 为什么要学习计算机网络？

--为什么要学习计算机网络？

--为什么要学习计算机网络？

-1.2 互联网络发展史

--互联网络发展史

-1.3 常用的基本概念

--常用的基本概念

-1.4 参考模型（重点）

-1.5 参考模型相关的概念

--数据如何传输

-1.6 本课程的组织

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-附录3：伦敦奥运会开幕式之Tim Berners Lee

--伦敦奥运会开幕式之Tim Berners Lee

-第一章概述--章节测试

-附录4：本章的无背景乐的视频

--1-2互联网网络发展史

--1-3 常用的基本概念

--1-4参考模型

--1-5参考模型相关的概念

--关于附录4的说明

第二章物理层

-2.1 数据通信的理论基础

--数据通信的理论基础

-2.2 有导向的传输介质

--有导向的传输介质

-2.3复用技术

-2.4调制技术

-2.5公共交换电话网络

--公共交换电话网络

-2.6物理层设备

--物理层设备

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-附录3：光纤熔接

-附录4：海底光缆

--ABB投资建造世界领先的海底电缆敷设船

--动画演示海底光缆铺设

-第二章物理层--章节测试

-附录5：本章的无背景乐的视频

--2-1物理层概述及信号分析

--2-2引导性传输介质

--2-3复用技术

--2-4调制技术

--2-5公共交换电话网络

--关于附录5的说明

第三章：数据链路层

-3.1 数据链路层概述

--数据链路层概述

-3.2 差错处理概述

--差错处理概述

-3.3 纠1位错的海明码

--纠1位错的海明码

-3.4 检错码

-3.5基本数据链路协议1~3

--基本数据链路协议1~3

-3.6 滑动窗口协议

--滑动窗口协议

-3.7 回退n帧

-3.8 选择性重传

--选择性重传

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第三章：数据链路层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--3-1数据链路层功能和成帧

--3-2差错处理概述

--3-3纠1位错的海明码

--3-5 6个模拟的DLL协议之1-3

--3-6 滑窗协议

--3-7 回退n帧

--3-8 选择性重传

--关于附录3的说明

第四章介质访问控制子层

-4.1 MAC子层概述

--MAC子层概述

-4.2 ALOHA协议

-4.3 CSMA协议

-4.4 以太网概述

--以太网概述

-4.5 以太网帧格式

--以太帧格式

-4.6 二层交换的基本格式

--二层交换的基本原理

-4.7 生成树协议

--生成树协议

-4.8 虚拟局域网

--虚拟局域网

-4.9 二层设备

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第四章介质访问控制子层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--4-1 MAC子层概述

--4-2 ALOHA协议

--4-3 CSMA协议

--4-4 以太网概述

--4-5 以太帧格式

--4-6_二层交换的基本原理

--4-7 生成树协议

--4-8 虚拟局域网

--4-9 二层设备

--关于附录3的说明

第五章网络层

-5.1 网络层引言

--网络层引言

-5.2 IP地址

--子网规划实例

-5.3 子网规划

-5.4 IP寻址

--你手机的IPv4地址跟地理位置绑定在一起吗？

-5.5 IP分组

-5.6 什么是IPv6？

--什么是IPv6？

-5.7 IPv6地址

-5.8 IPv6分组

-5.9 IPv6过渡技术

--IPv6过渡技术

-5.10 路由从何而来？

--你了解路由器和家用路由器及二者的区别吗？

--路由如何而来

-5.11 距离矢量路由选择协议

--距离矢量路由选择协议

-5.12 路由信息协议RIP

-5.13 RIP为什么衰落？

--RIP为什么会衰败

-5.14 链路状态路由选择LS

--链路状态路由选择LS

-5.15 单区域OSPF

--开放的最短路径优先（OSPF）

-5.16 无类域间路由 CIDR

-5.17 网络地址翻译 NAT

-5.18 互联网控制消息协议 ICMP

-5.19 地址解析协议 ARP

-5.20 拥塞控制

-5.21 流量整形

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第五章网络层--章节测试1

-第五章网络层--章节测试2

-第五章主观测试题

-附录3：本章的无背景乐的视频

--5-1_网络层引言

--5-3_子网规划

--5-6 什么是IPv6？

--5-7_IPv6地址

--5-8IPv6分组

--5-9过渡技术

--5-10_路由从何而来？

--5-11 距离矢量路由选择协议

--5-12_路由信息协议RIP

--5-13_ RIP为什么会衰落

--5-14_链路状态路由选择协议

--5-15_单区域OSPF

--5-16 无类域间路由 CIDR

--5-17_网络地址翻译 NAT

--5-18_互联网控制消息协议ICMP

--5-19_地址解析协议 ARP

--5-20_拥塞控制

--5-21流量整形

-说说你在家的用网体验

-RIP是否会卷土重来？

-说说你遭遇过的ARP病毒

第六章传输层

-6.1 传输层概述

--传输层概述

-6.2 用户数据报协议 UDP

--用户数据报协议 UDP

-6.3 通信模型

-6.4 TCP数据段

-6.5 TCP三次握手建立连接

--TCP三次握手建立连接

-6.6 TCP连接释放

--TCP连接释放

-6.7 TCP传输策略

--TCP传输策略

-6.8 TCP拥塞控制

--TCP拥塞控制

-6.9 TCP定时器等

--TCP定时器等

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第六章传输层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--6-1传输层概念

--6-3通信模型

--6-4TCP数据段

--6-5 TCP三次握手建立连接

--6-6 TCP连接释放

--6-7 TCP传输策略

--6-8 TCP拥塞控制

--6-9 TCP定时器等

套接字编程

-linux

--1_Socket_UDP_简介（linux）

--1_Socket_TCP_简介（linux）

--2_Socket_UDP_代码讲解（linux）

--2_Socket_TCP_代码讲解（linux）

--3_Socket_UDP_调试（linux）

--3_Socket_TCP_调试（linux）

-windows

--UDP_1_SOCKET简介

--UDP_2_代码讲解

--UDP_3_代码调试

--TCP_1_Socket简介

--TCP_2_代码讲解

--TCP_3_代码调试

第七章应用层

-7.1 应用层概述

--应用层概述

--说说你用得最多的应用是哪个？

--畅想你想研发的一个应用

-7.2 域名系统 DNS 概述

--域名系统 DNS 概述

-7.3 DNS之域名解析

-7.4 电子邮件 e-mail

--电子邮件 e-mail

-7.5 万维网 WWW

--万维网 WWW

--如果没有Web，互联网会怎样？

-7.6 其它应用

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第七章应用层--章节测试

-附录3: 本章无背景音乐的视频

--7-1_应用层概述

--7-2_域名系统 DNS 概述

--7-3_DNS之域名解析

--7-4_电子邮件

--7-5_万维网 WWW

--7-6_其它应用

Video笔记与讨论

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