拥塞避免Word文档下载推荐.docx

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为了解决这一问题，TCP需要支持“慢启动”算法，该算法通过观察到“新分组进入网络的速

率应该与另一端返回确认的速率相同而进行工作”。

慢启动算法在发送方TCP增加了一个拥塞窗口，记为cwnd，它与通告窗口相互配合来完成

慢启动过程。

当TCP连接建立成功以后，开始阶段，cwnd为1个报文段。

发送方每收到一个ack，cwnd都会增加。

收到第一个ack时，cwnd=2;

收到第2个ack时，cwnd=4，如此这般以指数关系增加，直到“cwnd=通告窗口”或者发送报文的速率达到了网路的容量，中间路由器开始丢弃分组，这就通知发送方拥塞窗口开得过大。

需要注意的是：

1.发送方发送上限是cwnd和通告窗口的最小值（单位是字节）。

2.cwnd以字节为单位，但是慢启动以报文段大小为单位进行增加。

多个TCP流同时进入TCP慢启动的过程被称为全局同步（globalsynchronization）或者TCP同步。

当TCP同步发生时，连接的带宽不能充分利用，从而造成了带宽的浪费。

随着网络的普及，信息交流与信息共享成为人们日常生活中必不可少的一部分。

而网络中信息（数据包）的不断增长，必然引起网络拥塞。

于是，拥塞避免显得尤为重要，现在Internet上使用得比较广泛的拥塞避免机制是丢尾（DropTail）：

当队列的长度达到规定的最大长度时，所有到来的报文都被丢弃。

这种丢弃策略会引发tcp 

全局同步（globalsynchronization）现象——由于Internet上数据（Traffic）的突发本质，到达路由器的数据包也往往是突发的。

如果队列是满的或者几乎是满的，就会导致在短时间内连续大量地丢弃包。

而TCP流具有自适应特性（Adaptiveness），来源端发现数据包丢失就急剧地减小发送窗口（congestionwindow，cwnd），数据包到达速率就会迅速下降，于是网络拥塞得以解除。

但来源端得知网络不再拥塞后又开始增加发送速度，最终又造成网络拥塞，而且这种现象常常会周而复始地进行下去，从而在一段时间内网络处于网络利用率（NetworkUtilization）很低的用状态，降低了整体吞吐量（throughput），这就是所谓地"

TCP全局同步"

现象。

丢尾会造成TCP流量之间分配带宽不均衡，一些"

贪婪"

的流量会占用大部分的带宽，而普通的TCP流量分配不了带宽而"

饿死"

。

特别是网络中既有TCP又有UDP流量的时候，TCP流量因为窗口机制（丢尾造成滑动窗口cwnd减小）而释放带宽，UDP流量没有窗口机制，于是UDP流量会迅速占用TCP释放的带宽，最终造成UDP流量占用了所有带宽而TCP流量因没有带宽分配而"

上图：

如果是WRED，则会丢弃前面排队的三个优先级为0的报文，让后面来的三个优先级为3的报文入队，在此，权重即优先级。

32和40就是最小座位号和最大座位号，座位数（出口buffer能够容纳的报文数）默认在32到40之间。

如果报文数在32以内，说明出口缓存是没有拥塞的，不会丢弃报文；

如果报文数在32到40之间，以10%的概率随机丢弃报文；

如果报文数大于40，则肯定会将报文丢弃。

RED基础随机早期检测（RED）的目的是通过在一个接口的输出队列将要饱和的时候随机丢弃数据包以防止发生TCP同步。

RED丢弃数据包的速度取决于当时的队列深度。

下面的三个参数影响到何时一个新到达的数据包被丢弃：

·

最小门限

最大门限

标签概率分母（MPD）

最小门限指定在队列准备丢弃数据包前的队列中的数据包数量。

丢弃数据包的可能性随着队列深度达到最大门限而不断上升。

当队列深度超过最大门限时，所有其它试图进入队列的数据包都被丢弃。

数据包的丢弃可能性在队列深度等于最大门限时为1/（MPD）。

例如，如果标签概率分母被设定为10，当队列深度达到最大门限时，被丢弃的可能性为1/10（即，被丢弃的可能性为百分之十）。

最小门限、最大门限以及MPD组成了RED。

RED在路由器可能发生拥塞的端口是十分有用的。

例如，一个WAN端口可能会需要采用RED。

在RED类算法中，为每个队列都设定一对低限值和高限值，并做如下规定：

（A）当队列的长度小于低限值时，不丢弃任何报文。

（A）当队列的长度超过高限值时，丢弃所有到来的报文。

（A）当队列的长度在低限值和高限值之间时，采用WRED算法计算是否丢弃报文。

具体方法是为每个到来的报文赋予一个随机数，并用该随机数与当前队列的丢弃概率比较，如果大于丢弃概率则被丢弃。

队列越长，丢弃概率越高——但有一个最大丢弃概率。

当使用了RED后，链路的平均利用率比之前变高啦！

加权随机先期检测（WRED：

WeightedRandomEarlyDetection）是将随机先期检测与优先级排队结合起来，这种结合为高优先级分组提供了优先通信处理能力。

当某个接口开始出现拥塞时，它有选择地丢弃较低优先级的通信，而不是简单地随机丢弃分组。

Cisco路由器上配置WRED的必要性:

尽管队列提供VoIPQoS的拥塞管理 

，仍需要一些提供拥塞规避的机制，像是WRED。

特别的，WRED可以防止输出队列达到极限值，这将导致所有输入数据包的丢失。

例如，一个IP优先级为0的数据包的最小门限可能是20，但是一个IP优先级为1的数据包的最小门限可能是25。

在这一例子中，IP优先级为0的数据包将比IP优先级为1的数据包先被丢弃。

与RED相比，WRED可以基于IP优先级和DSCP进行有选择的丢弃，默认基于IPprecedence，可以通过指令修改。

WRED（WeightedRandomEarlyDetection）:

加权随机早期检测采用随机丢弃的策略，避免了尾部丢弃的方式而引起TCP全局同步根据当前队列的深度来预测拥塞的情况根据优先级定义不同的丢弃策略，定义上限阈值和下限阈值相同的优先级不同的队列，队列长度越长丢弃概率越高

上图，IP优先级为0的数据包的最小门限是20，但是IP优先级为5的数据包（语音数据）的最小门限是30。

那么，IP优先级为0的数据包将比IP优先级为1的数据包先被丢弃。

上图为WRED的工作机制：

当一个IP包到来时，先对IP优先级或DSCP进行检查，然后根据WRED定义的三个参数（如图所示）进行随机丢弃或者尾丢弃。

为了开启WRED并设定WRED需要关注的标签（即IP优先级或DSCP），需要输入下列政策图类配置模式命令。

Router（config-pmap-c）#random-detect[dscp-based|prec-based]

如果既没有指定为基于dscp也没有指定为基于prec，WRED默认为基于prec。

配置WRED后，IOS分配默认的最小门限、最大门限和MPD。

你可以使用下列命令改变默认参数：

Router（config-pmap-c）#random-detectprecedenceprecedence_value

minimum-thresholdmaximum-thresholdmark-probability-denominator

（用于基于prec的WRED）

Router（config-pmap-c）#random-detectdscpdscp_value

minimum-thresholdmaximum-thresholdmark-probability-denominator

（用于基于dscp的WRED）

上图提示说明WRED和CBWFQ不能联动，而CBWRED和CBWFQ可以一起联动。

注意：

默认采取WRED。

而且WRED默认仅支持TCP，对于UDP和普通IP包不支持。

默认情况下，针对语音流量（优先级为5），最小门限值为31，最大门限值为40，丢弃概率为1/10。

可以用指令进行修改（调大），如下图所示：

WRED默认是针对TCP的，而对于UDP或IP，可以使用基于流的WRED。

默认基于precedence，可以修改为基于dscp，如下图：

上图针对每一个class启用WRED，上图中必须先配置random-detect，相当于“开关”。