传输与接入培训流量控制与拥塞控制

7.4  流量控制与拥塞控制
7.4.1  流量控制的作用
流量控制具有如下三个主要功能：
(1) 防止由于网络和用户过载而导致网络吞吐量的下降和传送时延的增加。
拥塞将会导致网络吞吐量的迅速下降和传送时延的迅速增加，严重影响网络的性能。图7.19表示网络阻塞对吞吐量和时延的影响，同时也表示网络阻塞对数据流施加控制之后的效果。在理想情况下，网络的吞吐量随着负荷的增加而线性增加，直到达到网络的最大容量时，吞吐量不再增大，成为一条直线。

实际上，当网络负荷比较小时，各节点分组的队列都很短，节点有足够的缓冲器接收新到达的分组，导致相邻节点中的分组输出也较快，使网络吞吐量和负荷之间基本上保持了线性增长的关系。当网络负荷增大到一定程度时，节点中的分组队列加长，造成时延迅速增加，并且有的缓存器已占满，节点将丢弃继续到达的分组，造成分组的重传增多，从而使吞吐量下降，因此吞吐量曲线的增长速率随着输入负载的增大而逐渐减小。尤其严重的是，当输入负载达到某一数量之后，由于重发分组的增加大量挤占节点队列，网络吞吐量将随负载的增加而下降，这时网络进入严重拥塞状态。当负载增大到一定程度时，吞吐量下降为零，称为网络死锁(Deadlock)。此时分组的时延将无限增加。
如果有流量控制，吞吐量将始终随输入负载的增加而增加，直至饱和，不再出现拥塞和死锁现象。从图中可以看出，由于采用流量控制要增加一些系统开销，因此，其吞吐量将小于理想曲线的吞吐量，分组时延将大于理想情况，这点在输入负载较小时尤其明显。可见，流量控制的实现是有一定代价的。
(2) 避免网络死锁。
网络面临的一个严重的问题是死锁，它的产生如上所述。实际上，它也可能在负荷不重的情况下发生，这可能是由于一组节点没有可用的缓冲器而无法转发分组引起的。死锁有直接死锁、间接死锁和装配死锁三种类型。
(3) 网络及用户之间的速率匹配。
用于防止网络或用户侵害其余的用户。一个简单的例子是一条56 kb/s的数据链路访问低速的键盘或打印机，除非有流量控制，否则该数据链路将完全吞没键盘或打印机。同样，低速的节点处理与高速的线路之间也必须进行速率匹配，以避免拥塞。

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