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计算机网络中的流量控制和拥塞控制计算机网络中的流量控制和拥塞控制是确保网络通信顺畅的重要方面。
流量控制是指调节数据在网络中的传输速率，以确保发送方和接收方之间的数据流动平稳。
拥塞控制则是指在网络中出现的拥塞情况下，采取相应的策略来缓解网络拥塞。
以下是关于计算机网络中流量控制和拥塞控制的详细步骤：1. 流量控制的目标：- 避免发送方发送速率过快，导致接收方无法处理和存储数据；- 避免接收方缓冲区溢出，导致数据丢失；- 平衡发送方和接收方的数据流量。
2. 流量控制方法：- 停止等待协议：发送方发送数据后停止发送，等待接收方的确认消息。
只有接收到确认消息后，发送方才会发送下一个数据包。
- 滑动窗口协议：发送方和接收方维护一个滑动窗口，指定允许发送或接收的数据包数量。
发送方根据窗口大小发送数据，接收方根据窗口大小接收数据，并发送确认消息。
3. 拥塞控制的目标：- 避免网络中出现拥塞；- 减少拥塞时的数据丢失和时延；- 公平分配网络资源。
4. 拥塞控制方法：- 慢启动：发送方初始时只发送少量数据，然后根据网络拥塞情况逐渐增加发送速率，以避免突发数据导致拥塞。
- 拥塞避免：通过控制发送速率和窗口大小来避免网络拥塞。
根据网络状况调整发送速率和窗口大小，使得网络性能处于最佳状态。
- 拥塞发生时的处理：当网络发生拥塞时，发送方需及时减少发送速率以缓解拥塞。
常用的方法有降低拥塞窗口大小和进行传输超时等。
5. 流量控制与拥塞控制的区别：- 流量控制是在发送方和接收方之间进行，而拥塞控制是在整个网络中进行。
- 流量控制解决的是发送方和接收方之间的数据流动问题，而拥塞控制解决的是网络中的传输负载过重问题。
- 流量控制是为了保证接收方的数据处理能力，而拥塞控制是为了保证整个网络的性能。
总结：计算机网络中的流量控制和拥塞控制是确保网络通信顺畅的关键手段。
通过适当的流量控制，可以保证发送方和接收方之间的数据传输平稳。
而拥塞控制则是在网络拥塞时采取相应策略，确保网络性能和数据可靠传输。
5G网络中的服务质量（QoS）控制是网络优化和用户体验提升的关键因素。
它通过对网络资源的管理和分配，确保不同类型的数据流得到不同的优先级和保障，以满足不同业务场景的需求。
一、QoS在5G网络中的重要性在5G网络中，QoS的目的是确保用户和业务能够获得预期的服务质量和性能。
具体而言，它包括确保数据传输的可靠性、速度和延迟，以及处理能力和连通性。
QoS控制能够确保关键业务和应用程序得到优先处理，从而避免网络拥堵和中断对业务造成的影响。
二、5G网络中QoS控制的关键要素1. 优先级标签：为不同类型的数据流分配不同的优先级标签，以便在网络中得到优先处理。
高优先级的数据流将更快地传输，而低优先级的数据流可能需要等待。
2. 资源调度：根据数据流的QoS需求，网络能够为其分配适当的资源，如带宽、时延和功率。
这有助于确保数据流的性能满足业务需求。
3. 拥塞控制：通过检测网络拥塞，QoS控制能够调整数据流的传输速率和优先级，以避免网络过载。
4. 差错恢复：QoS控制能够检测数据传输中的错误，并采取措施恢复数据完整性。
这包括重传丢失的数据包或请求重新发送数据包以降低延迟。
三、5G网络中QoS控制的实现方式1. 动态资源分配：通过动态调整网络资源，如无线频谱、功率和带宽，以满足不同数据流的QoS需求。
这有助于确保关键业务和应用程序的可靠性和性能。
2. 智能调度算法：使用先进的调度算法，如尽力而为（Best-Effort）流量调度算法，以优化数据流的传输性能。
这些算法能够根据数据流的类型、优先级和QoS需求进行动态调整。
3. 端到端监控：通过端到端的QoS监控，网络能够实时检测和评估数据流的性能。
这有助于及时发现和解决潜在的网络问题，并确保业务连续性和用户体验。
4. 上下文感知：通过上下文感知机制，QoS控制能够适应不同的业务场景和用户需求。
这有助于提高网络资源的利用率和降低运营成本。
总之，5G网络中的QoS控制是确保用户和业务获得高质量服务的关键因素。
计算机网络原理传输层端-端通信的概念端-端通信指的是在数据传输前，经过各种各样的交换设备，在两端建立一条链路，就像它们是直接相连的一样，链路建立后，发送端就可以发送数据，直至数据发送完毕，接收端确认接收成功。
建立端到端通信链路后，发送端已知接收设备一定能收到，而且经过中间交换设备时不需要进行存储转发，因此传输延迟小。
在发送过程中，发送端的设备一直要参与传输，是直到接收端收到数据为止。
如果整个传输的延迟很长，那么对发送端的设备造成很大的浪费。
另外，在传输过程中，如果接收设备关机或故障，那么端到端传输将无法实现。
端到端传输时，一旦传输端确定后，这两端之间可以同时进行多种服务数据的传输，不同的服务数据各自通过不同的服务端口传输，每一对服务端口的连接可以看作一个传输逻辑通道，他们可以共用一个网络连接。
即通过一路网络连接实现端到端的多路传输连接。
1．端到端的连接管理连接管理（Connection Management）是传输层在两个节点间建立和释放连接所必须遵循的协议。
一般我们可以通过三次握手协议来完成两端点的建立：计算机A传送一个请求一次连接的TPDU，它的序列号是x；计算机B回送一个确认该请求及其序列号的TPDU，它的序列号为y；计算机A通过在第一个数据TPDU中包含序列号x和y，对计算机B的确认帧发回一个确认。
请求或确认的丢失可能导致错误的发生。
为此让计算机A和计算机B分别设置定时器，可以解决部分问题。
如果计算机A的请求或计算机B的确认丢失了，计算机A将在计时结束后重新发送请求。
如果计算机A的确认丢失了，计算机B将在计时结束后终止连接。
当计算机A与计算机B通信完毕后，需要两端点终止连接操作。
而终止连接的操作可以通过：首先计算机A请求终止连接，然后计算机B确认请求；如果计算机A接收到计算机B所发送的确认帧后，再发送一个确认帧，并终止连接；最计算机B收到确认后，也终止连接。
在数据传输时，传输层将上层交给它的服务数据分解成多个传输层协议数据单元，将多个传输层协议数据单元分别传送到不同的网络节点，这一过程称为向下多路复用（Downward Multiplexing）几个传输用户共享一个单一节点称为向上多路复用（Upward Multiplexing）。
HUNAN UNIVERSITY计算机网络论文题目：简述对拥塞控制和避免的理解学生姓名田玉祥学生学号20110801129专业班级 2011级计科一班指导老师王东老师2014年04月23日简述对拥塞控制和避免的理解田玉祥摘要：随着网络科技的进步，人们越来越多地提出了包括多媒体通信在内的综合服务要求，拥塞控制现在是Internet研究的热点，在最初的TCP协议中只有流量控制(flow control)而没有拥塞控制,接收端利用TCP报头将接收能力通知发送端.这样的控制机制只考虑了接收端的接收能力,而没有考虑网络的传输能力,导致了网络崩溃(congestion collapse)的发生。
在计算机网络中的链路容量，交换节点中的缓冲区和处理机等，都是网络的资源。
在某段时间，若对网络中的某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。
这种情况就叫做拥塞（congestion）。
若网络中有许多资源同时产生拥塞。
网络的性能就要明显变差，整个网络的吞吐量就将随输入的负荷的增大而下降。
网络中的拥塞来源于网络资源和网络流量分布的不均衡性.拥塞不会随着网络处理能力的提高而消除.拥塞控制算法的分布性、网络的复杂性和对拥塞控制算法的性能要求又使拥塞控制算法的设计具有很高的难度.到目前为止,拥塞问题还没有得到很好的解决。
因此对拥塞控制的讨论是一个很重要的问题，同时对于端到端的流量控制和拥塞控制性能的研究是非常重要的。
关键字：拥塞控制，拥塞，拥塞控制算法，研究Abstract:With the advancement of internet technology, more and more people including multimedia communications, presented a comprehensive service requirements, Internet congestion control is now a hot research,only the flow control without the congestion control, the receiver using the TCP header will receive capability to inform the sender in the first TCP protocol. Such control mechanisms considered only receiving the receive capability, without considering the transmission capacity of the network, resulting in a congestion collaps e occurs.In a computer network link capacity, the buffer and the switch node processors, are resources in the network. At a certain time, if the demand for network resources over a portion of the available resources can provide, network performance would deteriorate. This situation is called congestion.If the network has a lot of resources while producing congestion. Significantly deteriorate the performance of the network is necessary, increasing the throughput of the network will decrease with load input. Congestion in the network and the network resources from the imbalance of the distribution of network traffic. Congestion does not deal with the increase of the network capacity and elimination. Distributed congestion control algorithm, the complexity and performance of the congestion control algorithm and network requirements make congestion control algorithm is designed with a high degree of difficulty so far, congestion problems have not been solved. Therefore, the discussion of thecongestion control is a very important issue, and for the end to end flow control and congestion control study is very important.Keywords：congestion control，congestion，congestion control algorithm，Research引言Internet中拥塞控制的大部分工作是由TCP完成的，目前标准TCP协议的实现都包含了一些避免和控制网络拥塞的算法。
麻省理工学院MIT电子工程与计算机科学系6.829 2002秋季端到端的拥塞控制 2002年10月1日概述：单播拥塞控制的原理及操作；线性控制算法的理论；TCP拥塞的避免和控制。
1 问题拥塞控制是网络的一个基本问题，这是因为设计一个成本经济且可升级的网络的方法是共享网络的底层结构，因而，管理好共享的资源是一个非常重要的问题。
在这一阶段，大家想问的第一个问题是：“哪些共享的资源需要管理呢？”为了回答这个问题，让我们一起回想一下在前面的讲座中曾经介绍的尽力而为best-effort网络的性能。
回忆一下，任何一个路由器的模型都是为了使每一个数据包能被处理，并沿几条可能的输出链路中的一条传送出去，传送速率由该链路的速率带宽决定。
同时，许多通常说来可以属于其他数据流1的数据包也可以到达路由器（试回想，这是非同步多路技术的关键推论之一）图1：一个简单的展示资源分享如何引起资源竞争的网络拓扑图。
发送方和接收方之间的多条连接相互竞争100Kbps的链路瓶颈。
对这些数据都做了什么处理呢？路由器试图将它们置于队列中并加以处理，但当队列中没有足够的空间时，它们中的一些就会被丢弃。
于是，当链路繁忙而且对链路的需求超过了可利用的链路带宽时，数据包就开始排队；而当队列满时，数据包通常被丢弃。
图1现实了一个发送方S i和接收方R i通过一条100Kbps的瓶颈链路连接时的简单网络。
2上述讨论表明，在网络中数据流竞争的资源有两种：1. 链路带宽网络需确定如何在不同的数据流间分配带宽。
网络路由器可能还会决定某些类型的数据（比如：对延迟敏感的声音数据包或交互的telnet数据包）相对1或者连接。
一个流只是一般意义上的连接；两者的区别对于这个问题的讨论无关。
2我们使用Mbps表示兆比特每秒。
Kbps表示千比特每秒，bps表示比特每秒。
其它类型的数据包（比如：电子邮件）有优先权。
32. 队列空间当路由器决定丢弃溢出了队列空间（或缓冲空间）的一个数据包时，它将丢弃哪一个数据包呢？正到达的那一个？最早到达的那个？还是随机的一个？它应该在什么时候考虑丢弃数据包呢？是仅当队列已满的时候，还是在此之前就开始呢？过迟的丢弃数据包只会增加数据包的延迟，而在队列尚未满时丢弃一些随机的数据包可能是有利的。
如果我们不能较好地管理网络资源会有什么后果呢？一方面，即使在对带宽有需求的情况下，有效的带宽仍可能极大程度地被闲置，造成极大的浪费。
然而，在更多情况下，网络设计者结束对一定数量的“期望”提供的负载的预留，然后去处理过荷或者被称为拥塞congestion的状况。
1.1 理解拥塞当对网络中某链路的竞争导致队列的形成和数据包被丢弃时，称该链路上发生了“拥塞”。
在这种情况下，对链路带宽（最终是对队列空间）的要求超过了可利用的值。
由于这个原因，许多网络资源管理的问题又被称为拥塞控制或拥塞管理问题，因为对拥塞的有效管理意味着对以上网络资源的有效管理。
拥塞因过载而发生，又因网络异构性heterogeneity而加重。
异构性是Internet的一个优良特性，该特性允许速率为14.4千比特每秒的无线链路连接到百兆以太网并与百兆以太网并存。
然而，在速度相差很大的链路间进行传输意味着连接到高带宽链路上的资源不能使它们的数据包一次涌入链路，这是因为目的节点的最大可利用带宽可能比高带宽链路上的带宽小很多。
这些资源应该知道可以获得什么样的速率，并调节以适应可利用的带宽；这种调节应当是动态的，因为Internet上很少有条件不变的路径。
图2 ：数据吞吐量与给定负载关系的图示，该图显示了最佳操作点和拥塞崩溃区。
有很多因过载而引发拥塞的例子。
例如：一种在网络中获得高吞吐量的方法可能是让所有的源以尽可能快的速度发送数据包，这样网络链路的瓶颈使用率接近100%。
这种方法看似有理，对其稍加思考后就会发现此方案是不可行的。
这种方法造成的问题是很长的数据包队列和相应的端到端的延迟以及丢包率的增加，这些在一个可靠的端到端传输层中都会引起3注意：在IP包头中包含服务类型“type-of-service(TOS)”字段。
现在也被称为不同服务differentiated serveces 字段，路由器有时候会查看这个字段来决定如何优化报文。
大量的重传。
因而这种方法不是获得好的网络吞吐量的正确方法。
这个例子还说明了一个基本的矛盾：一方面要取得高的链路利用率（以便快速地传输数据），另一方面要取得低的延迟和低的丢包率（如果数据传送速度太快这两项数据都会提高）增加提供的负载量以取得高的利用率的观点与图 2 所示的丢包率和延迟的情况相矛盾。
该图示意的将吞吐量表示为网络负载的函数。
开始时，负载较轻，因为网络未被完全利用，吞吐量大致与负载量成正比。
接下来，吞吐量上升到一个稳定的值并保持，该稳定值与链路带宽的最大限制值相等，因为吞吐量达到此值时，数据包就开始形成队列。
再经过一段时间，当负载进一步加重时，吞吐量表现出“悬崖”效应—在很短的时间内迅速下降最终接近于0！这时，所有互相竞争的数据流都在迅速地发送数据，然而没有一个用户能做任何有用的工作（或者说低的吞吐量）。
网络经历了拥塞崩溃—随着提供的负载增加，获得的吞吐量却下降。
尽管看起来不可能，这种灾难性的后果却非常真实，在一系列的场景下都会发生；例如，20世纪80年代中期就曾发生一次Internet中的一大部分进入静止状态的事件。
4拥塞崩溃是复杂系统紧急属性的一个例子，在一定情况下，当网络的规模和负载超过了一定限度时，拥塞崩溃就会突然发生。
拥塞控制的方法试图减少或消除这种不良情况的发生。
特别地，一个好的网络资源管理算法的目标是通过调整资源，以提供适当的最佳负载，使得工作点处于图2所示曲线的左转折处。
2 目标和局限性初看起来网络资源管理的问题似乎不难解决。
一个相当简单的方法是用一个中心网络管理器来裁决如何在不同的数据流之间分配链路带宽和队列缓冲长度，以及使用硬性的进入许可控制（当我们谈及Internet服务质量的时候就会知道这是什么意思，或参见第四章6.033讲的注释）第二个方法是通过投资来解决这个问题，以期此问题的彻底消失。
特别的，我们可以决定在网络路由器中预设很多的队列空间，这样因过载而发生的最坏情况是数据包排成长队而不会被丢弃。
不幸的是，所有这些只是增加了由新数据包引起的延迟而丝毫不能提高系统的吞吐量和效率。
这种情况有些像游乐场里人们等待乘坐旋转木马的长队，增加越来越多的空间供人们排队并不能够改善系统的吞吐量！设置队列真正的目的主要是缓冲来自发送方的数据的大量爆发，以免引起长的延迟。
我们需要队列，但是我们必须注意在每一个路由器的队列中有多少数据包；持久的数据包排队不是一件好事情。
在像Internet这样的大型的异构网络中，网络资源管理的目标又是什么呢？任何一个好的解决方案都必须具备以下几点特性，也是这些要求使得这个问题有趣且具有挑战性：高效。
我们希望我们的解决方案能够带来高的网络利用率。
这被解释为所有相互竞争的数据流都有高的、端到端应用吞吐量和低的端到端延迟。
公平。
下一个目标是公平性—我们希望资源在相互竞争的数据流间公平地被分配。
不管怎样，通过使除了某一个数据流之外的所有数据流都得不到资源需求满足4产生这种现象的主要原因是由于TCP连接缺乏在任意时刻都能指出合适的窗口大小的机制，从而造成得大量的伪重传报文。
的方法来取得高效率是可能的，但显然不是希望的最终结果。
事实上，没有所谓的正确公平性度量标准，对此标准有许多可能的定义。
一种可能的测量公平性的方法是通过一个公平性指数，该指数是不同数据流取得的吞吐量的不同值和平均数的函数。
如果用x 1,x 2,…x n 来表示n 个相互竞争的数据流各自的吞吐量，则公平性指数f 定义为：显然，1/n ≤f ≤1，f 值越小表示分配的不公平性程度越大。
一个常用的但非唯一的公平性概念是极大—极小公平性。
根据这一公平性，满足以下几点的资源分配是公平的：1. 没有用户得到超出他们要求的资源2. 没有其它的满足1的分配使得最小分配量更高3. 当我们移去最小的用户而相应地减少总资源时，条件2都能递归的满足上述条件可简化为),(i fair i MIN ρµµ=，其中i µ是分配给用户i 的资源，i ρ是用户i 要求的资源。
假定所有的用户对资源都有同等的权利，尽管一个加权的版本可以被近似地定义。
我们强调指出在实际中从数字上准确地界定公平性并没有合理的工作重要。
（这一点为网络领域的理性人士所不赞同，但仍待进一步探讨）从现在起的几讲中，当我们谈及公平排队时，我们将使用以上的公平性概念。
分散操作 即使对中等规模的网络，我们也不能假定一个中心数据库就能决定不同的数据流各自该做什么。
收敛性 由于系统固有的分散特性，每一个节点（路由器或终端主机）只有网络流量的不完全的知识，而它需依据这些不完全的知识来执行操作。
一个实用的算法的重要目标是不能出现大的波动，而且必须力图集中精力实现高效和公平性。
3 端到端的流量控制拥塞问题的一个特殊例子就是接收方是“瓶颈”（比如，由于接收方有一个慢速的处理器或者一个从传送带上读数据过慢的设备）这一章我们主要简要讨论这个问题。
考虑一个极度简单的网络 — 发送方与接收方通过一个快速转换器，由100兆比特每秒的链路连接在一起。
设想发送方是一个快速的450MHz 的个人计算机，而接收方是一台100MHz 的较慢的机器。
假设所有被发送的数据都到达一个8Kbyte 的缓存供接收方处理。
显然，如果发送方发送数据的速度超过了接收方的处理速度，接收方的缓存就会溢出，数据包就会丢失。
发送方和接收方需要协商好在任何时间点发送方可以发送多少数据，发送方不得违反此协定。
这种协定被称为流量控制，是发送方和接收方传输层之间端到端的协商的结果。
多数协议通过窗口实现流量控制。
在此，每一个向发送方确认的数据包也会告诉发送方在这一时刻发送方可以发送多少数据包而不会造成接收方缓存溢出。
此时，发送方可以确认只要不违反协定，在接收方就不会有数据包因溢出而被丢弃。
确保流量控制相对比较容易——只要在发送方和接收方之间达成一个关于每个窗口大小的简单协议就行了。
然而，这不能保证数据包在任何地方都不丢失，因为网络很容易受“瓶颈”限制和发生拥塞。
例如，这在图1所示的拓扑图中就很容易发生，尤其当几个数据流共享100Kbps的链路时。
为了使该网络良好的运行，网络需要拥塞控制机制，而实现此机制很困难，因为无论是发送方还是接收方都没有“瓶颈”在何处以及瓶颈带宽是多少的准确信息。
因而，流量控制是一种避免接收方应用资源过载的端到端的控制协议，它与拥塞控制不同——拥塞控制结合了几种技术来避免网络中链路和路由器的过载，而流量控制通常由发送方和接收方周期性的基于窗口的协商来达成。
