Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 122
Текст из файла (страница 122)
Маршрутизатор, заваленный пакетами, может. выбирать пакеты просто случайным образом, но обычно имеются более оптимальные варианты. Выбор пакета, который будет отвергнут, может зависеть от приложения, пересылающего этот пакет. Для передачи файла более старый пакет ценится выше нового, так как отвержение пакета номер 6 и сохранение пакетов с номерами с 7-го по 10-й может привести к тому, что получатель запросит еще раз пакеты с 6-го по 10-й (если получатель просто отвергает все пакеты, приходящие не в том порядке). В файле, состоящем из 12 пакетов, выбрасывание 6-го пакета может потребовать повторной передачи пакетов с 7-го по 12-й, тогда как выбрасывание пакета номер 10 может потребовать повторной передачи только пакетов с 10-го по 12-й. Для мультимедийных приложений, напротив, новый пакет важнее старого. Первую стратегию (старое лучше нового) часто называют винной стратегией, а вторую (новое лучше старого) — молочной стратегией.
Чтобы сделать этот алгоритм еще разумнее, необходимо участие в нем отправителей. Во многих приложениях одни пакеты могут быть значительно важнее других. Например, некоторые алгоритмы сжатия видеосигнала периодически посылают полный кадр, а последующие кадры представляют собой карты изменений относительно последнего полного кадра. В таком случае потеря пакета, содержащего разностный сигнал, не так страшна, как потеря полного кадра.
Точно так же при передаче страницы, содержащей текст и рисунок, потеря линии пикселов рисунка может остаться почти незамеченной, тогда как потеря строки текста крайне нежелательна. Для реализации интеллектуальной стратегии выбрасывания части информации приложения должны помечать свои пакеты классами приоритетов, соответствующими их важности. В этом случае маршрутизаторы смогут сначала выбросить пакеты нижнего класса, затем следующего за ним и т. д. Конечно, при отсутствии стимула все будут помечать свои пакеты не иначе как ОЧЕНЬ ВАЖНΠ— НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ВЫБРАСЫВАТЬ. Стимулом может служить стоимость обслуживания, то есть пересылка пакетов низкоприоритетным классом может быть дешевле, чем высокоприоритетным.
В качестве альтернативы источникам может быть ультимативно предложено отправлять высокоприоритетные пакеты только в условиях низкого трафика, а с повышением загрузки сети прекращать их отправку. Еще один вариант состоит в разрешении хостам превышать пределы, указанные в соглашении, закл1оченном при создании виртуального канала (например, использовать большую пропускную способность, чем договаривались), но при условии, что весь дополнительный график будет помечаться как низкоприоритетный. Такая стратегия весьма удачна, поскольку более эффективно использует свободные Ресурсы, разрешая хостам пользоваться ими, пока это никому не мешает, но ие закрепляя за ними этого права.
4аа Глава б. Сетевой уровень Случайное раннее обнаружение )(орошо известно, что при борьбе с перегрузкой гораздо проще вовремя обнаружить затор, чем дать ему развиться до критических размеров, а потом думать, что делать в сложившейся ситуации. Это соображение приводит к идее отвержения некоторых пакетов еще до того, как все буферное пространство будет заполнено скопившимися необработанными данными.
Популярный алгоритм, реализующий данную идею, называется случайным ранним обнаружением (КЕ — Еапдош Еаг1у 1)есес11оп, Е)оуд и 1асоЪзоп, 1993). Некоторые транспортные протоколы (включая ТСР) на потерю своих пакетов отвечают снижением трафика от источника, чего мы, в сущности, и добиваемся. Обоснование такой логики состоит в том, что ТСР предназначен для проводных сетей, которые по сути своей являются очень надежными, и потеря пакетов в них чаще всего сигнализирует о переполнении буфера, а не об ошибках передачи. Этот факт и используется для уменьшения перегрузок.
Если заставить маршрутизаторы сознательно терять пакеты еще до того как ситуация станет безнадежной (именно такой момент зашифрован в слове «раннее» из названия подхода), то останется время на то, чтобы предпринять какието действия. Для определения условий, при которых следует начинать терять пакеты, маршрутизаторы постоянно высчитывают скользящее среднее длин своих очередей. Когда средняя длина очереди на какой-либо линии превышает пороговое значение, эта линия объявляется перегруженной и выполняются действия по предотвращению затора. Маршрутизатор не всегда может определить, кто из отправителей больше всех виноват в заваливании линии данными, поэтому пакет из очереди выбирается случайным образом, и это — самое справедливое, что можно сделать в данной ситуации, Но как маршрутизатор сообщит источнику о возникшей проблеме? Можно послать ему сдерживающий пакет, как описывалось ранее, Но это приведет к созданию дополнительной нагрузки на и так уже почти перегруженную сеть.
Другой подход заключается в том, чтобы просто потерять выбранный пакет и никому не сообщать об этом. Источник в конечном счете среагирует на отсутствие подтверждения. Поскольку он знает, что потеря пакетов обычно связана с перегрузкой сети, он уменьшит скорость выдачи пакетов и не станет пытаться во что бы то ни стало пробиться к загруженному маршрутизатору. Такая неявная форма обратной связи может применяться только тогда, когда источник знает, что на потерю пакетов надо реагировать снижением скорости передачи.
В беспроводных сетях, где большинство испорченных и потерянных пакетов обязано своим исчезновением шуму в эфире, такой подход не годится. Борьба с флуктуациями Для таких приложений как аудио- н вндеопередача, не так уж важно, 20 или 30 мс занимает доставка пакетов, до тех пор, пока время доставки постоянно. Колебание (то есть, среднеквадратичное отклонение) времени доставки пакетов называется флуктувцией. Если одни пакеты будут доставляться за 20 мс, а другие — за 30 мс, Алгоритмы борьбы с перегрузкой 467 изображение или звук начнет дрожать.
В этом случае говорят о наличии сильных флуктуаций. На рис. 5.26 изображены примеры флуктуаций. Внутри системы, с другой стороны, может существовать договоренность о том, что 99 Ж пакетов должны быть доставлены с задержкой в диапазоне от 24,5 до 25,5 мс, и качество при этом будет вполне приемлемым. Выбранный диапазон должен быть, конечно, выполнимым.
При вычислении времени задержки необходимо принимать во внимание время передачи по каналу со скоростью света, минимальную задержку при прохождении маршрутизаторов, а также некоторые другие неизбежные задержки. и с С~ с С~ Задержка — ~ Минимальная задержка (из-зе скорости света) Задержка Рис. 6.26. Сильные флуктуации (е); слабые флуктуации (б) Для ограничения флуктуаций должно быть вычислено ожидаемое время пересылки по каждому транзитному участку пути. Получив пакет, маршрутизатор проверяет, насколько пакет опаздывает или опережает график.
Эта информация хранится в каждом пакете и обновляется каждым маршрутизатором, Если пакет приходит с опережением графика, он удерживается в течение требуемого интервала времени. Еслп же пакет запаздывает, маршрутизатор пытается отправить его дальше как можно быстрее. В самом деле, алгоритм, определяющий, какие из пакетов отправить первыми по выходной линии, всегда может выбрать пакет, сильнее всего отстающий от расписания.
При этом пакеты, опережающие график, замедляются, а опаздывающие пропускаются в первую очередь, что в обоих случаях уменьшает флуктуации времени доставки пакетов. В некоторых приложениях, таких как видео по требованию, флуктуации могут быть снижены путем сохранения пакетов в буфере приемника с их последующей выдачей для отображения. При этом сеть не обязана работать в реальном масштабе времени. Тем не менее, в приложениях, которые должны обеспечивать межпользовательское взаимодействие в реальном времени (например, в интернет-телефонии или видеоконференциях), задержка, связанная с буферизацией, совершенно недопустима.
468 Глава 5. Сетевой уровень Борьба с перегрузками представляет собой область активных исследований Текущее положение дел отражено в книге (Сеугоз и др., 2001). Качество обслуживания Методы, рассмотренные нами ранее, направлены на уменьшение перегрузок и повышение производительности в сетях передачи данных. Однако с ростом доли мультимедийной информации таких специализированных параметров оказывается недостаточно.
Необходимо предпринимать серьезные попытки обеспечения гарантированного качества обслуживания сетей и улучшения протоколов. В следующих разделах мы продолжим изучение параметров производительности сетей, но больший упор сделаем на методах обеспечения высокого качества обслуживания, соответствующего требованиям конкретных приложений. Для начала следует отметить, что многие идеи пока еще не приобрели законченный вид и со временем могут измениться. Требования Последовательность пакетов, передающихся от источника к приемнику, называется потоком.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
