TCPIP网络路由器的主动队列管理机制综述

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pq队列和wfq队列调度机制

一、概述随着网络技术的不断发展，网络传输数据的速度和质量日益成为关注的焦点。

而在网络数据传输过程中，如何合理调度传输队列中的数据包成为网络工程师们亟待解决的问题之一。

在这样的背景下，pq队列和wfq队列调度机制应运而生，它们分别针对不同的网络传输需求，有着自己独特的优势和特点。

本文将就pq队列和wfq队列调度机制进行深入探讨，以期对网络传输技术有所裨益。

二、pq队列调度机制1. pq队列的概念pq队列，即优先级队列调度机制（Priority Queue），是一种基于数据包优先级进行调度的队列管理技术。

在网络数据传输过程中，不同数据包往往具有不同的优先级，例如语音数据和视瓶数据的优先级往往比普通数据要高。

pq队列通过识别不同数据包的优先级，将优先级高的数据包放置在队列的前面，以确保这些数据包能够优先得到传输，满足网络传输的实时性需求。

2. pq队列的优点① 实时传输能力强：由于pq队列能够识别不同数据包的优先级，因此能够更好地满足实时传输的需求，确保重要数据包的及时传输。

② 灵活性高：pq队列可以根据网络的实际需求进行灵活调整，以满足不同优先级数据包的传输要求。

③ 适用范围广：pq队列适用于各种传输场景，包括语音传输、视瓶传输和普通数据传输等。

三、wfq队列调度机制1. wfq队列的概念wfq队列，即加权公平队列调度机制（Weighted F本人r Queuing），是一种基于数据包加权公平调度的队列管理技术。

在网络数据传输过程中，wfq队列通过为不同数据包分配不同的权重，以实现对数据包的公平调度，并确保每个数据包都能够得到相应的传输带宽，达到网络传输的公平性和均衡性。

2. wfq队列的优点① 公平性强：wfq队列能够为不同数据包分配不同的权重，因此能够更公平地调度数据包的传输，避免某些数据包过度占用传输带宽，影响其他数据包的传输效果。

② 均衡性好：由于wfq队列能够有效地分配传输带宽，因此能够在保证公平性的确保网络传输的均衡性，提高网络传输的整体效率。

主动队列管理AQM

主动队列管理AQM主动队列管理（Active Queue Management，简称AQM）是一种网络流量管理机制，旨在减少网络拥塞并提高吞吐量和延迟性能。

AQM通过在网络交换机中实现一系列的算法和策略来控制数据包的传输和排队，以解决传统的传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）拥塞控制方法的一些缺陷。

一、AQM的背景与意义网络中的拥塞是指当网络中的流量量超过网络链路的吞吐能力时，网络出现堵塞的现象。

传统的TCP拥塞控制方法主要依靠丢包作为拥塞信号的指示，一旦丢包发生，TCP会减少发送速率。

然而，丢包并不能及时地反映网络的拥塞情况，且丢包发生后需要一定时间的恢复，导致了网络性能的下降。

AQM的提出旨在通过主动控制交换机中的队列长度，实时地反馈网络拥塞情况给数据源，从而减少队列中的排队延迟，提高网络的吞吐量和时延性能。

AQM的引入可以使得网络在拥塞发生前就采取一些措施，如主动丢弃数据包、降低发送速率等，以避免网络的拥塞现象。

二、AQM的工作原理AQM的工作原理可以总结为以下几个步骤：1. 检测队列长度：AQM通过周期性地检测队列的长度来获得拥塞信息。

当队列长度超过一定的阈值时，表示网络出现了拥塞。

2. 拥塞信号生成：一旦检测到网络拥塞的信号，AQM会根据一定的算法生成相应的拥塞信号。

常见的算法包括随机早期检测（Random Early Detection，RED）和随机早期丢弃（Random Early Drop，RED），它们分别通过计算数据包排队概率和随机丢包的方式来产生拥塞信号。

3. 拥塞信号传输：AQM将生成的拥塞信号传输到数据源或发送方。

这可以通过向数据源发送拥塞通知消息或降低数据包的传输速率来实现。

4. 数据源的拥塞响应：接收到拥塞信号的数据源或发送方会根据拥塞信号采取相应的措施以降低发送速率，从而减少拥塞现象。

三、AQM的优势与挑战AQM相对于传统的TCP拥塞控制方法具备以下优势：1. 实时性：AQM能够实时地反馈拥塞信息给数据源，数据源可以及时采取措施，从而降低了网络拥塞的发生概率。

TCP拥塞控制算法理论及调优实践

TCP拥塞控制算法理论及调优实践TCP（Transmission Control Protocol）是当前Internet上最重要的传输协议之一，其主要特点是提供了可靠的数据传输服务。

然而，在高负载情况下，TCP数据传输过程中容易出现拥塞现象，导致网络性能下降、数据丢失等问题。

因此，TCP拥塞控制算法成为网络性能优化中的重要一环。

TCP拥塞控制算法的原理TCP拥塞控制算法主要基于网络反馈机制实现，在网络出现拥塞时，TCP协议会相应地降低发送数据的速度，以此来缓解网络负载压力。

TCP拥塞控制算法主要包括四种基本算法：Slow Start、Congestion Avoidance、Fast Retransmit和Fast Recovery。

Slow Start算法是TCP拥塞控制算法中最基本的算法之一，其主要原理是当TCP协议开始发送数据时，先以一个较小的速率进行发送，逐渐递增发送速率，同时不断根据网络反馈调整发送速率，直到网络达到拥塞阈值时，TCP协议则根据反馈信息逐渐降低发送速率，以缓解网络拥塞压力。

Congestion Avoidance算法主要是在Slow Start算法的基础上进一步进行优化，其主要想法是当网络出现拥塞时，不仅仅是降低发送速率，同时也要通过降低拥塞窗口大小来减少拥塞现象的发生。

Fast Retransmit算法主要是当发送方在经过一段时间后始终没有收到确认数据包时，则会认为数据包已经丢失，此时会立即重发数据包以避免数据包过多地停留在网络中发生拥塞现象。

这种方式可以大大缩短丢包重传的时间，提高数据传输的时效性。

Fast Recovery算法主要是在Fast Retransmit中进一步进行优化，当收到重复的确认数据包时，TCP协议会认为数据包已经被正确接收，此时会立即完成重传操作并根据网络反馈情况以逐渐增加发送速率的方式来提高数据传输效率。

TCP拥塞控制算法的调优实践TCP拥塞控制算法的调优是一项非常复杂的工作，需要综合考虑网络拓扑结构、流量类型、网络负载情况等多个因素。

《网络设备管理与配置》期末复习

《网络设备管理与配置》期末复习题型及分值分布一、填空题（本题共10小题，每空2分，满分20分）二、选择题（本题共20小题，每小题2分，满分40分）三、判断题（本题共5小题，每小题2分，满分10分）四、简答题（本题共4小题，每小题5分，满分20分）五、操作题（本题共1小题，每空2分，满分10分）一、填空题1、_________________与TCP/IP参考模型是计算机网络通信领域中使用频率最高的两个参考模型 [填空题] *空1答案：OSI2、UDP是一种___________________________的传输层协议，提供了面向事务的简单不可靠传输信息传送服务。

[填空题] *空1答案：无连接3、基于UDP的常见应用层协议中，动态主机配置DHCP协议的端口是________________________。

[填空题] *空1答案：674、________________可以将一个物理局域网在逻辑上划分多个广播域，即划分为多个VLAN。

[填空题] *空1答案：VLAN技术5、一个桥（交换机）的桥ID是由两部分组成，前面2个字节是由这个桥的___________________，后面6个字节是这个桥的MAC地址。

[填空题] *空1答案：优先级6、IPv4地址是由32位二进制数，由________________和主机号两部分组成。

[填空题] *空1答案：网络号7、在计算机网络通信中，TCP网络参考模型有4层___________________、网络互连层、传输层和应用层。

[填空题] *空1答案：网络接口层8、ICMP的消息可以分为两类：一类是差错报文，即通知出错原因的错误消息；另一类是________________________，即用于诊断的查询消息。

[填空题] *空1答案：查询报文9、TCP提供了可靠的数据传输，是一个____________________________的协议。

TCPIP路由技术(卷一)第二版

Chapter 1. TCP/IP ReviewChapter 2. IPv6 Overview※IPv6 Addresses1. Address Representation128位的IPv6地址被分为8个16位的段，用16进制数值表示，形如：3ffe:1944:0100:000a:0000:00bc:2500:0d0b书写IPv6地址的规则：1.每个段的开头的0可以被省略，例如上面的IPv6地址可以被写为：3ffe:1944:100:a:0:bc:2500:d0b；2.单一连续的多个段的0，可以被简写为“::”。

例如：ff02:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0005可以被简写为ff02::5（“::”在一个IPv6地址中只能存在一个，否则会出现混淆）；3.掩码的规则是：3ffe:1944:100:a::/64以下是部分特殊的IPv6地址：默认路由：::/0；unspecified地址，在NDP中使用：::/1282. IPv6 Address TypesIPv6地址的三种类型：1.Unicast2.Anycast3.MulticastIPv6地址中不存在广播地址，取而代之的是"all nodes" multicast地址（FF02::1）。

Global Unicast Addresses全球唯一的unicast地址。

其格式为：该格式在RFC 3587中定义，废弃和简化了之前将IPv6 unicast地址分为Top Level Aggregator (TLA)、Next-Level Aggregator (NLA)和其它区域的老格式。

主机部分（Host Portion）被称为Interface ID，Subnet ID包括在网络部分（Network Portion）中，global IPv6地址的Interface ID部分在大多数情况下长度为64位，Subnet ID在大多数情况下是16位。

tcp ip协议总结

tcp ip协议总结TCP/IP协议是网络通信的基础，由于其广泛应用于现代互联网，对其进行全面了解是非常重要的。

下面是对TCP/IP协议的总结，共计1000字。

TCP/IP协议是一种网络协议族，它由两个主要的协议构成，分别是传输控制协议（Transmission Control Protocol，简称TCP）和网际协议（Internet Protocol，简称IP）。

TCP/IP协议族包含了众多的协议和技术，如IP地址分配、路由选择、域名系统（DNS）等，它们共同协同工作以实现可靠、高效的数据传输和网络通信。

首先，TCP/IP协议提供了一种面向连接的传输协议，即TCP。

TCP能够在网络中建立可靠的连接，确保数据能够安全、完整地传输。

它通过使用序号和确认机制，保证数据包的有序到达和可靠传输。

此外，TCP还具备拥塞控制的功能，根据网络的拥塞情况自适应地调整传输速率，以提高网络的利用率和传输效率。

其次，TCP/IP协议的另一个主要组成部分是IP协议。

IP协议负责将数据包从源主机传送到目标主机，他负责寻找最佳的传输路径，并负责将数据包分割成适合网络传输的小块。

IP协议使用IP地址来标识网络中的每个主机和设备，它将数据包传递到目标地址，以实现端到端的通信。

除此之外，TCP/IP协议还包括许多辅助协议和技术，如地址解析协议（ARP）用于将IP地址转换为物理地址，用户数据报协议（UDP）提供了无连接的传输服务，域名系统（DNS）用于将域名转换为IP地址，网际消息控制协议（ICMP）用于网络故障检测和错误报告等。

这些协议和技术相互配合，使得TCP/IP协议族功能强大，适用于各种网络环境和应用场景。

TCP/IP协议在现代互联网中起着重要的作用。

它以其灵活性、可靠性和可扩展性，成为了互联网通信的重要基础。

不仅如此，TCP/IP协议还为互联网上的各种应用提供了支持，如电子邮件、文件传输、远程登录等。

它的应用范围涵盖了从家庭用户到企业网络，从个人计算机到移动设备等。

主动队列管理算法

主动队列管理算法
主动队列管理算法是一种网络流量控制算法，旨在减少网络拥塞和提高网络性能。

该算法通过对网络流量进行分析和控制，能够主动地调整数据包的传输速率和优先级，以避免网络拥塞和数据包丢失。

主动队列管理算法主要包括四种类型：RED、AVQ、PIE和CoDel。

其中RED算法通过控制队列的长度和拥塞情况来控制网络流量，AVQ 算法则是通过对数据包进行分类和预测来控制网络流量。

PIE算法则是通过采用随机抽样的方式来控制网络流量，而CoDel算法则是通过测量数据包延迟时间来控制网络流量。

主动队列管理算法不仅可以提高网络性能，还能够有效地避免网络拥塞和数据包丢失。

因此，在网络流量控制领域，该算法被广泛应用于各种网络设备和系统中，例如路由器、交换机、防火墙等。

总之，主动队列管理算法是一种非常重要的网络流量控制算法，能够有效地提高网络性能和避免网络拥塞和数据包丢失。

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几种典型主动队列管理算法

几种典型主动队列管理算法主动队列管理（Active Queue Management，AQM）算法是网络中用于解决拥塞问题的一种方法。

AQM算法旨在控制路由器或交换机上的队列长度，以避免拥塞的发生。

下面将介绍几种典型的AQM算法。

1. Drop Tail：Drop Tail是最简单的AQM算法之一、在Drop Tail算法中，当队列满时，路由器直接丢包。

这种算法简单直接，但它容易造成拥塞窗口的剧烈抖动。

当队列满时，所有的数据包都会被丢弃，这会导致发送端认为网络出现了丢包并将窗口减小，从而在网络中形成一个震荡现象。

2. Random Early Detection（RED）：RED算法是一种基于概率的AQM算法。

在RED算法中，当队列的长度超过一定阈值时，根据概率丢弃数据包。

这个概率与队列长度成正比，队列越长，丢包的概率越高。

这种算法可以有效地控制队列的长度，并且能够根据网络的负载进行自适应调整。

3. Weighted Random Early Detection（WRED）：WRED算法是RED算法的扩展版本，它引入了一定的服务质量（Quality of Service，QoS）机制。

WRED算法根据数据包的不同类型和优先级来设置不同的阈值和丢包概率。

例如，对于延迟敏感的数据包，WRED算法可以设置较低的阈值和较低的丢包概率，以保证其及时传输。

4. Random Early Detection with Classic Marking (REM)：REM算法是RED算法的改进版本，它引入了经典标记机制。

在REM算法中，当队列的长度超过一定阈值时，数据包不会立即被丢弃，而是通过一个标记机制标记为丢失概率大于零的数据包。

发送端接收到标记的数据包后，将根据标记的概率进行重传。

这种算法可以减少重传次数，提高网络的性能。

5. Controlled Delay：Controlled Delay算法是一种以减少延迟为目标的AQM算法。

主动队列管理下大时滞网络路径拥塞控制算法

文章编号：1006 - 9348 (2021)03 - 0268 - 04主动队列管理下大时滞网络路径拥塞控制算法刘国芳，张炜(四川大学锦江学院，四川眉山620860)摘要:与传统的无线网络相比，大时滞网络对路径拥塞环境下的无线通道交换具有较高的要求。

为此提出主动队列管理下大时滞网络路径拥塞控制算法。

首先利用主动队列管理算法对相邻路由节点网络路径的拥塞情况展开预测，进而分析网络路由节点的队列状态;然后以优化后续节点队列、传输距离以及传输方向为目的，从路径概率选择、分组丢弃函数、WSN蚁群路由选取三个角度优化网络路径，从而实现路径拥塞控制。

实验结果表明，上述算法能够有效缩短网络的传输时滞，且能耗和丢包率较低，具有较高的应用价值。

关键词：主动队列管理;无线通道;交换网络;路由；拥塞控制中图分类号:TP399 文献标识码：BPath Congestion Control Algorithm for Large TimeDelay Networks under Active Queue Management 第38卷第3期__________________________计算机仿真____________________________2021年3月LIU Guo -fan g,Z H A N G W ei(Jinjiang College,Sichuan University,Meishan Sichuan620860，China)ABSTRACT：In the large time - delay network,there is a high demand for wireless channel switching in path congestion environment.In this regard,this paper puts forward a path congestion control algorithm with active queue management for large delay networks.Firstly,based on the active queue management algorithm,the congestion of the network path of the adjacent routing nodes was predicted,and the queue status of the network routing nodes was analyzed.Secondly,the optimization of subsequent node queue,transmission distance and transmission direction were taken as indicators to optimize the network path from path probability selection,packet drop function and WSN ant colony routing selection.Eventually,path congestion control was completed.The simulation results show that the algorithm has short transmission delay,low energy consumption and packet loss rate,and high practicability.KEYW ORDS：Active queue management；Wireless channel；Switching network；Routing；Congestion controli引言无线通道交换网络是设定在监测区域中的一些小型路由节点，通过无线通信的方式衍生出的具有多跳性、自组织性的网络系统[|]。

tcpip协议

二、 IP协议基础与定址

路由表

路由表其实是一个小型的数据库，其中每一条路由记录记载了通往每个节点或网络的路径。路由表的字段一般有：目的网络地址（Network Destination）、子网掩码（ Netmask ）、网关（ Gateway ）、接口（ Interface ）和跃点数（Metric）等。网关：指定 IP数据报发送到路由器的相应接口的 IP地址。接口：表示本路由器与目的网络连接的网络接口的 IP地址。跃点数：用来表示将IP数据报送达目的网络所须经过的路由器个数。显示本机的路由表 Route print

若IP数据报的目的地址为私人IP地址，路由器将不会处理此种数据报，因此无法在互联网上流通。
二、 IP协议基础与定址

子网

子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络。分割子网的重点是让每个子网拥有一个独一无二的子网地址，以识别各个子网。原来的网络地址加上子网地址便可识别特定的子网，原主机地址的后几位用于标识子网中的主机。

网际控制报文协议

ICMP（Internet Control Message Protocol）是面向连接的协议，用于向源节点发送“错误报告”信息。常用的工具有PING.EXE和TRACERT.EXE。
差错与控制报文

IP互联网利用ICMP传输控制报文和差错报文
ICMP报文的封装：封装在IP数据报中

应用层

二、 IP协议基础与定址

IP协议基础

Internet Protocol （ IP ，互联网协议）是整个TCP/IP协议集的核心，也是构成互联网的基础。 IP协议根据其版本分为IPv4和IPv6协议。目前使用的主要是IPv4。 IP所提供的服务大致可分为两项：IP数据报的传送和IP数据报的分段与重装。

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TCP/IP 网络路由器的主动队列管理机制综述
肖春鹏
(大连理工大学
朱瑞军
电子与信息工程学院,大连市 116024)
Email:xiaochunpeng1980@
摘要：随着互联网规模的增长,互连网上的用户和应用都在快速的增长,拥塞已经成为一个十分重要的问题.近年来,在拥塞控制领域开展了大量的研究工作.拥塞控制算法.在介绍拥塞控制算法的基本概念后,本文在源算法和链路算法两个方面总结了拥塞控制算法的研究现状,并分析了进一步的研究方向. 关键词：网络拥塞控制端对端
1. 引言 [1− 4]
TCP 端到端的拥塞控制机制是确保网络传输性能的重要因素。在发生拥塞时，TCP 源端会降低发送数据的速率，从而使得大量的 TCP 连接能够共享一条拥塞的链路。TCP 拥塞控制机制已经被证明在防止拥塞崩溃方面具有至观重要的作用。自 1988 年 V. Jacobson 提出了 TCP 端到端的基于窗口的拥塞控制算法以来， TCP 流量控制算法经过了 Tahoe,Reno,New Reno, SACK 等多个版本的增强与改进，但所有这些工作都将研究的注意力集中到了终端系统上，通过源端对网络当前状态的感知和探测来响应调整控制发送分组的窗口大小，毋庸置疑，该算法提供的可扩展性促进了互联网早期的快速发展。TCP 对于网络中间节点所能发挥的作用考虑较少,由此提出了队列管理算法。队列管理算法是通过管理路由器队列长度对每个队列设置一个最大值（以包为单位），然后接受包进入队列直到队长达到最大值，接下来到达的包就要被丢弃，即弃尾算法（drop-tail）。虽然这种方法在当前互联网上得到了广泛的使用，但其存在几大缺陷：1)死锁（lock-out）问题；2)满队列（full queues）问题；3)全局同步（global synchronization）问题。为此又提出随机丢弃（random drop）和从前丢弃（drop front）两种算法机制。当队列满时，前者从队列中随机找出一个包丢弃以让新来的包进入队列；后者从队列头部丢包，以便让新包进入队列。这两种方法虽然都解决了"死锁"问题，但仍然没有解决"满队列"问题。由于这几种方法都是在队列满了被迫丢包，因此称为被动式队列管理。为了克服被动队列管理的这些缺点，提出了主动队列管理的概念。即是丢包是对端节点进行拥塞通知的重要机制，解决路由器"满队列"的方法便是在队列充满之前丢包，这样端节点便能在队列溢出前对拥塞作出反应，该方法成为主动对列管理算法(AQM)。AQM 是基于 FIFO 调度策略的队列管理机制，使得路由器能够控制在什么时候丢多少包，以支持端到端的拥塞控制。AQM 有以下优势：1） AQM 通过保持较小的平均队列长度,能够减少包的排
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就将得到所谓的自适应非线性 PID 控制算法。基于经典控制理论频域主动队列管理控制器也有它自己的优点和不足。其中传统的 P 控制器加快了系统的响应时间，比作为 AQM 标准的 RED 算法能够达到更好的性能。C. Hollot 等人提出的 PI 控制算法，在 AQM 算法中加入积分环节,积分作用改善队列的稳态特性. 从经典控制理论上说,针对误差存在的问题,积分控制可以有效地消除误差。PI 控制器把队列长度控制在目标值附近,克服连接数目和往返时间等扰动，从而使终端很容易控制分组在网络中的排队时延。PI 控制器虽然能够消除余差，但是调节时间过长，对路由器缓存大小的依赖也过强，所以在 PI 的基础上加入微分环节形成的 PID 控制器，可以增加系统的响应能力，并能够提高系统稳定性，进一步提高系统性能。

标准 PID 在配置参数时，都使用静态配置或在期望的网络条件下整定。为了能够使 AQM 控制器在各种各样的网络环境中设置合适的参数以满足系统的稳定性，这里提出了一种非线性控制机制，控制器的参数 KP、KI 和 KD 都是标记概率的函数，也就是说，随着网络条件的变化而变化，增加系统的稳定裕度，即非线性 PID 控制器。另外，本文中参数配置利用频域的相对稳定性原理，利用相角裕度和幅值裕度，增加了系统参数配置的可靠性。而仿真结果也表明，PID 系列参数对于实现 AQM 的控制目标，效果较好。此种算法的缺陷为参数配置要考虑网络条件。每次变化网络条件，都要重新配置参数。这对 PID 控制算法的推广形成制约，因为 Internet 上的各种条件都是突发性的和不确定的。

随机地标记包（avg_Q< max_th），产生全局同步现象。也由于此原因，尽管 RED 减小了平均时延，但却增加了延迟抖动；5）公平性问题：我们知道，不同的 RTT、拥塞窗口的大小、包的大小、目标速度以及 TCP/UDP 的相互作用都会影响 TCP 流对带宽的享用。由于 Internet 上数据流是异质的，而 RED 标记包的概率是和该流使用的带宽成比例的，这就会带来不公平的带宽使用，另外，由于 UDP 之类的流没有拥塞控制机制，其在和 TCP-friendly 流竞争时会获得更多的带宽，有可能使后者陷入"饥饿"状态。由于 RED 存在着诸多问题，导致了各种 RED 修改算法如 SRED、FRED、ARED 的提出。 2.1.2 SRED（Stabilized RED）算法 SRED 的主要设计目的是保持队列的占用稳定而与活跃流（active flows）数量无关；另外还有一个目的则是鉴别恶意流（misbehaving flows）。SRED 的基本思想就是进行比较。当有一个包到达缓冲区时，就和缓冲区中随机选出的一个包进行比较，若这两个包属于同一个流，则称为“击中（hit） ” 。SRED 算法的优点是克服了 RED 队长波动的缺点，在相当大的负荷范围内，SRED 都能保持队列的稳定而与活跃流的数量相对独立，从而有效降低延迟抖动。SRED 也给出了鉴别恶意流的方法并且对其进行惩罚。但是，SRED 也有自己的缺陷：首先，与 RED 一样，SRED 中参数设置也需要依赖不同的网络流量情况而定；其次，SRED 虽然给出了鉴别恶意流的方法，但并没有提出一种量化的标准，比如通过对计数值进行分级来判断一个流是否为恶意流；另外，SRED 也没有给出一个有效限制恶意流的机制。

队延迟（queueing delay），而排队延迟是造成端到端延迟（end to end delay）的主要原因,这对交互式应用比如 Web 浏览、Telnet 业务和视频会议等非常重要;2) 避免了"死锁"现象：AQM 能够通过确保到来的包几乎总是有可用的队列空间，从而阻止"死锁"行为的发生。也因为这个原因，AQM 能防止路由器对低带宽高突发的流的不公平性。路由器的主动队列管理机制是早在 19 世纪 90 年代就开始研究的领域，现在对这个问题仍然在进行积极的探索。并且出现了很多具体的主动队列管理算法。
2.2 基于频域的P,PI PID 和非线性PID主动队列管理算法 [ 6]
基于频域的 P,PI PID 和非线性 PID 主动队列管理算法，使用不同的机制将队列的动态特性同标记概率 p 联系起来，就得到不同的 PID 策略。 P 控制器由队列的瞬时长度决定标记概率，控制器只需要跟踪队列长度。 PI 控制器则需要同时跟踪当前和上一个采样值，这样会减小系统的相对稳定性，给 PI 控制器加上微分（D）控制可以提高系统的稳定性，减小反馈系统的超调量。D 控制意味着我们需要跟踪队列长度的二阶微分或者是队列平均数据包到达率的一阶微分。AQM 管理的一个目的就是在各种各样的网络条件下通过设置合适的参数使系统达到稳定。然而，以前的许多 AQM 控制方案都采用静态参数控制器可以自动调节参数 k p , k i , k d 以增加稳定裕度。在这里，我们引入一个更新函数 m 并将它应用到标记概率 p 的动态特性中，l 是单调递增函数， m ( p ) = 1 / l ( p ) 。那么
2.3基于状态空间的主动队列管理算法 [ 7 −9 ]
2.3.1 状态反馈(SFC)主动队列管理算法 SFC 主动队列管理算法基于一种新的 TCP 解析模型.这个模型考虑到了在其他一些已有模型中忽略的问题,也就是 1）滑动窗口并不是以一定的速率逐渐减小,而是在拥塞迹象出现后突然减半； 2）滑动窗口减半最多出现在一周期时间(RTT)之中.在模型中,也引入了延迟命令正确应答选项.由于应用了反馈控制理论,在这个增强型 TCP 模型上,设计了一个动态队列管理机制(AQM)控制器来稳定在路由器处的队列长度.就队列长度的波动,链接利用,以及丢包率而言,这种新控制器在多样化的网络环境和传输负荷下的性能表现超过了其他的方案. 为了使系统模型在操作点附近是有意义,需要使 ω 0 ≥ 0 , 0 ≤
2. 主动队列管理算法发展过程综述
2.1 RED及其改进算法 [ 5]
2.1.1 随机早期检测算法（Random Early Detection，RED）随机早期检测算法是最早提出的符合主动队列管理思想的算法，RED 拥塞控制机制的基本思想是通过监控路由器输出端口队列的平均长度来探测拥塞，一旦发现网络接近拥塞，就随机地选择连接来通知拥塞，使他们在队列溢出导致丢包之前减小拥塞窗口，降低发送数据速度，从而缓解网络拥塞。由于 RED 是基于 FIFO 队列调度策略的，并且只是丢弃正进入路由器的数据包，因此其实施起来也较为简单。RED 算法主要分为两个部分。首先是计算平均队列长度，以此作为对拥塞程度的估计。另一个就是计算丢弃包的概率。RED 算法的优点是 RED 在平均队长超过了最大阈值后就丢包，而不是采用诸如设置 CE 位之类的标记包的方法，从而有效地控制了平均队长，限制了平均时延的大小。在发生拥塞时，RED 标记某个流的数据包的概率基本上和该流在路由器中得的带宽成比例。这是因为发送速度更快的流，其供随机标记的包也更多。从而消除了对突发流的不公平性。RED 标记包的概率依赖于拥塞水平，并且均匀地间隔丢包，避免了由于连续丢包导致全局同步现象。而这种算法也存在明显的缺陷 1）参数设置问题：RED 工作性能的优劣很大程度上是由其预先设置的参数 w_Q、min_th 和 max_th 决定的。一组 RED 参数也许是给定业务吞吐量的最优化参数，但对于连续丢包、延迟等就未必是最优参数了。因此如何权衡它们（吞吐量、延迟等）之间的关系，从而找到一组最优的参数仍然是有待进一步研究的问题。另外，RED 参数的微小的变化会给总体性能带来很大的影响。一组 RED 参数也许在特定的业务环境下表现非常好，但由于 Internet 是动态变化的，当流的数量及负荷的改变导致业务环境的变化时，则该组 RED 参数也会给拥塞管理带来非常不利的影响；2）不能有效估计拥塞的严重性： RED 必须配置足够的缓冲区来容纳从检测到拥塞到瓶颈链路负荷开始下降这段时间到达的数据包。但当有大量的活跃 TCP （active TCP connections）连接时，总的流量往往突发性非常高，队长的增减非常迅速，而 RED 还没有来得及作出很好的行动；3）和"去尾"算法相比，RED 消除了对突发流的偏见，但它并不是通过降低突发流的丢包率来实现的，而是通过增加非突发流的丢包率来消除这种偏见的；4）由于权重 w_Q 很小，因此平均队长的变化很小。当负荷很重时，平均队长总是在 max_th 附近缓慢地振动，从而会导致长时的连续标记包（avg_Q>max_th）或者长时连续