AQM算法仿真分析PI控制的字节模式和包模式(4)

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4)快速恢复阶段

在快速重传之后，如果源端依据三个连续的重复确认请求信号，而判定网络发生严重拥塞，进入慢启动阶段，就会大大降低链路利用率。实际上通常在这个时候尚未发生严重的拥塞，因此快速恢复算法就是在源端经历快速重传之后，进入拥塞避免阶段，这样可以保证网络资源被有效地利用。

2.1.3 TCP拥塞控制的不足之处

由上述四个TCP拥塞控制步骤，可以看出IP层不对TCP层的拥塞控制提供任何支持，TCP层必须使用超时重传和确认请求一类的信息来判断网络拥塞状况，这是一种端到端的拥塞控制机制，与AQM主动拥塞控制机制有着本质的区别，因此这种拥塞控制机制必然存在一些无法避免的问题：

1)滞后性：无论是通过超时重传计时器(RTO)的超时来判断拥塞，还是通过多次重复确认请求信息来判断拥塞，这都是在已经发生拥塞之后源端才开始采取措施，为时已晚。源端对中间传输节点的情况一无所知，是一种被动地拥塞控制机制。而当源端发现拥塞之后，急剧降低拥塞窗口，大幅降低发送速率，又有可能导致链路为空，网络资源不能得到充分的利用。

2)公平性问题：公平性是指在网络拥塞发生时，各个源端之间以及同一源端建立的不同TCP链接之间或者UDP链接之间可以公平的使用网络资源，例如：带宽，缓存等等。处于相同级别的源端应该享有同等数量的网络资源。不公平现象产生的原因就是网络拥塞，因为一旦拥塞发生，就会发生丢包，导致各个链接之间为了获得更多的网络资源而发生竞争。公平性主要表现在两个方面，第一，UDP数据流对TCP数据流的不公平，源端的TCP拥塞控制机制只能对遵循TCP协议的数据流进行约束，对非TCP数据流是没有约束作用的。当拥塞发生时，TCP源端会按照拥塞控制步骤进入拥塞避免阶段，主动降低数据包的发送量，避免拥塞的发生。而UDP源端仍然继续大量发送数据，并且由于TCP流让出了一部分的资源，UDP流就会抢占这些资源，最终导致TCP链接所占有的资源越来越少，而UDP链接占有的资源越来越多，进一步加剧二者之间的不公平，甚至会最终导致网络崩溃。第二个不公平表现在TCP链接之间的不公平，这是因为在拥塞产生之前，各个TCP链接就存在参数设置上的不一样，例如：一些链接使用了更大的拥塞窗口，或者它们的RTT较小。这些链接在网络资源的争夺之中将会占据优势。

3)恢复时间长：依据TCP拥塞控制机制，在拥塞发生之前，各个源端的拥塞窗口大小会呈指数增长，源端的发送速率急剧增长，而一旦源端判断网络发生拥塞，就会乘性减少拥塞窗口大小，使得源端发送速率急剧下降，需要经历一段较长的时间，源端才能从低发送速率的状态中恢复过来。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

总之，在目前的网络中，TCP拥塞控制机制对网络的正常运行依然起着重要的作用。但是随着网络的快速发展，各种非TCP流进入网络，所占比例也在逐渐增加，用户层服务质量的要求也越来越高，这使得仅仅依靠源端的TCP拥塞控制机制难以应付这些问题，中间节点在网络拥塞控制中可以发挥的作用逐渐受到人们的重视，也相继出现了很多基于路由器的拥塞控制策略。

2.2 IP层的拥塞控制机制

由上述分析可以看出，TCP端节点的拥塞控制机制对网络的正常运行，避免拥塞的发生起到了巨大的作用。但是这种拥塞控制机制的发挥需要两个基本前提：首先就是网络中几乎所有的数据流都采用拥塞控制机制。第二，网络中的数据流只能是TCP数据流或者TCP友好的数据流。从这几十年的网络发展来看，这两个基本前提已经越来越不能满足。例如：没有针对UDP数据流的源端拥塞控制机制，为了满足更多的网络业务，非TCP友好的数据流也越来越多。