主动队列管理算法BLUE的仿真研究(2)
网络产生拥塞的根本原因在于用户提供给网络的负载大于网络资源容量和处理能力，表现为数据报延时增大、丢弃概率增大、上层应用系统性能下降。拥塞产生的直接原因有以下三点：
(1)空间不足。几个输入数据流共同需要同一个输入端口，在这个端口就会建立排队，如果没有足够的存储空间，数据报就会丢弃，对突发数据流更是如此。增加存储空间在一定程度上可以缓解这一矛盾，但如果路由器有无限存储空间量，拥塞只可能变得更坏，而不是更好，因为网络里的数据报经过长时间排队后才通过路由器完成转发，会浪费网络资源，加重网络拥塞。
(2)带宽不足。低速链路对高速数据流的输入也会产生拥塞。根据香农信息理论，任何信道带宽最大值即为信道容量C=Blog2 (1＋S/N) (N为信道白噪声的平均功率，S为信源的平均功率，B为信道带宽)，所有信源发送的速率R必须小于或等于信道容量C。如果R>C，在理论上无差错传输就是不可能的，所以在网络低速链路处就会形成带宽瓶颈，当其满足不了通过它的所有资源带宽要求时，网络就会发生拥塞。
(3)处理器能力弱、速度慢。如果路由器的CPU在执行排队缓存、更新路由表等功能时，处理速度跟不上高速链路，也会产生拥塞。同样，低速链路对高速CPU也会产生拥塞[3]。
所以我们要试着找到解决网络拥塞的办法，而拥塞避免机制的首要任务是检测早期的拥塞。这是因为，路由器能够有效地监控队列的长度，因此其也能有效地检测早期的拥塞。拥塞避免机制的另一个任务是选择哪个流发出拥塞通知。因为路由器能够全面地审视各个流对产生拥塞的影响，因此其也能够有效地决定将拥塞信息通知哪个源端，使其降低数据发送速度。由于网络数据本质上是突发的，因此允许传输突发的数据报非常必要，而路由器中队列的重要作用就是吸收突发的数据报。较大的队列能够吸收更多的突发数据，提高吞吐量，但TCP机制往往会保持较高的队列占用，从而增加了数据报的排队延迟。因此需要路由器对队列进行管理，文持较小的队列长度。因为文持较小的队列长度除了降低排队延迟，提高吞吐量外，还能保持较大的队列空间来吸收突发数据报。拥塞控制机制就是要文持网络处于低延迟高吞吐量的状态[4]。
1.2拥塞控制的基本思想
拥塞控制是要通过管理相互竞争的发送端，使其合理分享有限的传输带宽资源，有效避免拥塞的发生，抑制拥塞的进一步发展。当拥塞发生时，能将网络从拥塞状态中恢复过来。在正常情况下（即没有出现网络故障时），拥塞控制的目的是为了避免网络拥塞。然而拥塞的发生往往不可避免，因此，拥塞控制的目标在于采用合理的算法与机制，以确保网络不因传入数据流过大耗尽网络资源节点而导致崩溃；对网络拥塞做出反应，最小化拥塞的强度、范围和持续时间。
因此，拥塞控制策略包括拥塞避免和拥塞控制2种不同的控制机制。拥塞避免是“预防”机制，它的目标是避免网络进入拥塞状态，使网络运行在高吞吐量、低延迟的状态下。拥塞控制是“恢复”机制，它用于把网络从拥塞状态中恢复出来。在网络控制的研究中，拥塞控制和流量控制是网络的经典问题，但这两个概念容易混淆。拥塞控制必须确保网络能进行数据传输，这是全局性的问题，涉及到所有主机、路由器以及所有其他导致网络负荷能力削弱的因素。而流量控制只与发送者和接受者之间的点到点的数据传输有关，它的任务是确保一个快速发送方的发送速度不受影响[5]。
1.3 拥塞控制概述