网络通信与安全题目：计算机网络拥塞控制方法研究姓名：学号：年级：专业：电子与通信工程计算机网络拥塞控制方法研究摘要：随着各项技术的进步与发展，计算机技术在各行各业中都取得了广泛的应用，这也导致计算机网络堵塞的问题日益严重，计算机网络运行的过程中，如果出现严重的网络堵塞，会导致网络服务质量低、资源分配效率低、数据包丢失的现象出现，采取有效的措施控制计算机网络堵塞是非常必要的，本文就主要对相关的拥塞控制理论进行简单分析，并提出相关的网络拥塞的高效控制方法，对于计算机网络运行效率的提升具有积极的作用。
关键词：计算机网络，拥塞控制；方法研究Research on computer network congestion control methodAbstract ：With the progress and development of the technology,the computer technology has been widely used in all walks of life,which also lead to computer network congestion problem is becoming more and more serious,the process of the computer network operation,if serious network congestion occurs,will lead to the emergence of the network quality of service,resource allocation efficiency is low,low packet loss phenomenon,take effective measures to control the computer network congestion is very necessary,this article mainly related to the congestion control theory analysis,and put forward the efficient control method of network congestion related,plays a positive role in computer network operation efficiency.Keywords ：computer network；congestion control；method research引言随着信息时代的到来，计算机网络开始在社会上普及，迎来了一个飞速发展的时代。
广泛应用的计算机网络极大的丰富了人们的生活，正逐渐成为人们日常生活中不可缺少的一部分，并被应用到军事、文化等诸多领域。
尤其是最近几年，我国的网民数量呈级数增长，不断激增的数量直接导致了计算机网络规模的急剧碰撞。
但是计算机网络的资源容量并没有伴随着网民数量的增加而增加，或者说其速度远远达不到网民增加的速度，这就导致了计算机网络的拥塞问题。
一旦发生拥塞，计算机网络的性能就会大幅下降，甚至导致网络崩溃。
其造成的数据延时、性能下降、网络数据包丢失等问题，已经成为计算机网络发展的关键性难题，并严重影响着计算机网络服务质量的高低。
所以如何高效控制计算机网络拥塞问题，已经成为当下的热点问题。
数据能否准确传输，资源分配是否合理，都影响着计算机网络的服务质量。
传统TCP拥塞控制机制只是单向的尽力而为理念，往往在访问激增的时候造成数据丢失、数据传输不准确，资源分配不合理等问题。
为了解决这个问题，本文提出了一种改进之后的计算机网络拥塞控制方法。
这是一种基于TCP层网络拥塞机制，配制IP层资源队列管理模式的一种新型拥塞控制方法。
在解决计算机网络拥塞的同时，也能够保证计算机网络的服务质量，是一种高效计算机网络拥塞控制方法。
本文就主要针对此予以简单分析。
1、计算机拥塞控制概述计算机网络在运行过程中出现拥塞主要是因为计算机网络传输的分组数量过多，一旦其分组数量与网络的数据处理能力近似，这将直接导致计算机网络难以满足用户的通信服务请求，导致计算机网络的数据处理能力下降，采取有效的措施控制计算机网络拥塞是非常必要的，但是在实际的网络运行过程中，用户的数量及其所用资源的数量是难以进行直接控制的，一旦用户对计算机网络的负载请求大于网络的资源容量及其处理能力，就会导致计算机网络拥塞的发生。
网络拥塞产生的原因常见的有以下几种：1) 大量的网络数据分组突然集中流向一条或者几条网络链路，导致网络局部过载，进入拥塞状态，而且严重时，这种拥塞会向整个网络扩散。
2) 网络中的路由节点处理速度不够，导致网络中堆积大量数据分组而过载，进入拥塞状态。
3) 网络的带宽过低也会使得数据分组堆积在网络链路中，导致网络过载而进入拥塞。
其中一个重要的原因就是计算机网络资源的分布不均，在整个计算机网络中，其网络传输节点众多，各个节点之间的网络资源及网络容量的分布是具有很大差别的，网络中有的节点之间的数据传输速率非常的大，而有的节点之间的传输速率则比较小，一旦其数据的传输速率过小，就很容易导致出现网络拥塞的问题。
另一方面，当网络中多个节点同时向某一个节点传输数据时，由于其中间节点的网络存储能力的限制，如果有大量的数据同时传入该节点，就会导致该节点出现严重的网络堵塞。
因此，在实际的应用中，要对计算机网络的拥塞进行控制，就需要协调好网络负载、响应时间、吞吐量之间的关系，使计算机网络在运行的过程中始终处于最好的运行状态，这能够有效的避免计算机网络拥塞具有积极的作用。
网络拥塞一旦产生就很可能会进一步恶化和扩散，因为路由节点由于队列饱和而丢弃数据分组，进而发送端由于超时而重发该数据分组，甚至多次重传，使得网络中的数据量进一步增加，网络拥塞加重。
因而拥塞控制的一个主要目的就是避免网络进入拥塞状态，而不是在网络进入拥塞状态时进行“疏通”。
当计算机网络在运行的过程中因传输报文过多而导致出现拥塞时，传统的处理方式中，会应用TCP 拥塞控制机制来进行处理，其主要的处理原则是模仿交通指挥的原则，在实际的处理工作中，主要是对数据包的传输路径进行选取，在出现网络拥塞时，为数据包的传输选择最优传输路径，并且其在运行的过程中，为了保证传输速率，会将一些数据包进行丢弃，以此来保证相关数据传输的可靠性，在其运行过程中，其丢包率是按照以下的计算公式进行计算：2F=Pi n Pi ⎛⎫ ⎪⎝⎭∑∑上式中，n 表示的含义是：总的数据传输包数量；Pi 表示的含义是：计算机网络拥塞控制过程中，第i 个数据包被丢弃的概率；F 表示的含义是：通过计算所得到的数据丢包率指标，如果采用这种传输方式，数据包被丢弃的概率是非常的大的，并且，网络资源的分配效率的计算如下式所示：Re aThroughput Power spond Time=- 上式中a 表示的含义是：调节系数；Respond Time 表示的含义是：响应时间；Throughput 表示的含义是：网络吞吐量；Power 表示的含义是：网络资源的分配效率，由上文中的分析可知，采用传统的方法对网络拥塞进行控制，很容易导致一些数据包的丢失，并且会对网络的吞吐量产生较严重的影响，并且会影响到网络资源的分配效率，这种较低的网络服务质量，将很难满足用户的网络传输需求，这就需要在现有的基础上，提出一种高效的计算机网络拥塞控制方法。
2 计算机网络拥塞控制方法为了有效的控制计算机网络拥塞的问题，在传统控制方法的基础上，提出了一种以TCP 层网络拥塞控制基础作为基础，并有效的结合IP 层网络资源队列管理的计算机网络拥塞控制方法，能够有效的解决计算机网络拥塞问题。
TCP 计算机网络拥塞控制机制在解决拥塞问题的过程中，主要应用的是交通指挥规则，在一定程度上，能够有效的解决网络拥塞问题，但是随着计算机网络规模的增大、计算机网络结构日益复杂，如果单纯的采用这种控制方式是难以满足实际的网络需求的，在此基础上，将其与计算机网络中的网络层有效结合，在TCP 控制的基础上，充分的应用IP 层网络资源队列管理策略，能够对拥塞控制机制进行有效的优化，对于解决网络拥塞问题具有积极的作用，同时能够有效的提升计算机网络的响应时间及服务质量，下面就主要对这种控制方法进行简单介绍。
2.1 先进先出的控制原则先进先出的控制原则主要指的是：在实际的网络运行过程中，对数据包的处理与传输的基本原则是，先到达的数据包先服务，后达到的数据包后服务。
在实际的应用中，所有在计算机网络中传输的数据包都是经由发送端发送，传输至路由器端之后，采用先进先出的处理原则对其进行有效的处理，但是由于路由器缓存用的内存空间大小的限制，一旦其接受到的数据包在缓冲存储区域中占满了其存储空间，在此之后传输过来的数据包将不被接受，那么这些数据包将会被丢弃，其原理框图如图1 所示。
图1 先进先出的服务原理2.2 队列管理的控制原则在实际的控制工作中，在选择先进先出的服务原则之后，还需要对其实施有效的队列管理，在队列管理的过程中，主要有加权公平排队与公平排队两种策略，而加权公平排队是在公平排队的基础上开展的，其管理方式为：对最先达到并且存储于缓冲空间中的数据包进行优先提取，并采用加权公平排队的调控器，依据循环开展的方式，对各个数据包进行相关的处理，循环没有停止之前，抑制按照该模式进行，应用该种队列管理策略的最主要的优点是：能够在规定的时间中受到与要求数量相符的服务，应用这种管理方式，能够有效的保证在某一段时间内，分配权值的某个类能够得到满足相关要求数量的类，可以将其应用于网络吞吐量的控制中，具有非常好的应用效果。
另一方面，在实际的运行过程中，需要对数据丢失率及平均队列长度进行监控，对于传递过来的数据包进行处理时，需要对队列中的数据长度进行监控，并要判断相关数据长度与设定阀值之间的大小关系，如果队列长度小于系统所设定的最小判定阀值，可以使其直接进入队伍中进行传输，如果相关数据长度处于系统所设定的最小判定阀值与最大判定阀值之间，则需要对该数据包的丢失率进行监控、计算，根据计算结果判定是否应该对该数据进行丢弃处理；如果相关数据的长度直接超出系统所设定的最大阀值，那么应该直接对该数据予以丢弃，不对其进行传输，采用这种队列管理方式，能够很好的解决计算机网络拥塞问题。
2.3 计算机网络拥塞控制机制的相关评价方法设计了以上的计算机网络拥塞控制方法，要将其应用于实际的网络拥塞控制中，还需要对其控制机制的有效性进行评价，在开展评价的过程中，主要的质量评价指标有：时间延迟、数据包丢失率、吞吐率等，计算机网络在实际的运行过程中，如果出现网络拥塞现象，整个网络的运行性能及服务质量都会受到严重的影响，为了对其控制方法的有效性进行评价，在实际的评价应用中，可以用网络资源分配效率、数据丢失率作为评价指标对网络性能进行评价，网络资源的分配效率反应的是采用高效拥塞控制机制之后对网络的优化能力大小，数据丢失率反映的是应用计算机网络拥塞控制机制之后，确保网络数据信息完整传输的能力，主要是站在数据信息的层面上，对计算机网络的运行性能进行评价，在实际的应用中，这两方面的评价效果都能通过相关的计算公式进行计算，在整个评价工作中，应该建立起一个有效的调节系数，如果主要是对响应时间进行控制，相关的调节系数要比1 小，如果主要关注的是网络的吞吐率，则相关的调节系数要比1 大，在实际的应用中，该中拥塞控制方法的数据丢包率是非常的低的，并且与传统的控制机制相比，其网络资源的分配效率及响应时间都得到了有效的优化，在实际的应用中，该控制方法具有非常好的应用效果，值得在实际应用中推广。