基于主动路由器的组播拥塞控制策略

　　1　引言

　　随着Internet的迅速发展,组播技术得到了较为广泛的应用。比如:电视会议,流媒体,网络游戏,网络教室等应用都利用了组播技术。利用组播技术进行通信可以大大降低传输开销,节约网络带宽。然而,尽管组播技术有很多的优势,也得到一定的发展,但是,它的发展速度却并不让人乐观。这主要是因为组播技术还存在很多弱点,其中组播拥塞控制就是制约它发展的一个瓶颈。由于组播应用的差异性、网络端系统的异构性、网络链路的动态变化性使得组播拥塞控制不能像TCP的拥塞控制那样简单。

　　组播拥塞控制协议的设计可能因为具体应用需要的不同而不同,同时,要考虑组播协议和TCP及其他协议的公平竞争带宽、协议的可扩展性等等。这些因素都制约着组播的发展和使用。

　　2　组播与拥塞控制的概念

　　2.1　组播

　　组播是一种解决单点到多点、多点到多点通信的一种数据传输模式。组播源发送一个数据包,通过中间节点对数据包进行复制后将数据分组发送给网络中的一组主机,所有组成员都能收到数据包。组播能有效节约带宽,增强网络传送能力,同时它延时少,同步性也更强。由于它是一种有效、低廉的传输方式,所以在视频点播和视频会议,数据分发,实时数据组播和大规模的在线游戏等方面都有着广泛的应用前景。组播技术主要有IP层组播和应用层组播两类。

　　2.2　组播拥塞控制

　　拥塞是指网络全局或局部处于持续的超负荷状态中,当用户需求大于网络供给或者局部资源使用过度时就会发生拥塞。如图1(a)所示,当负载比较小时,网络的吞吐量随负载逐渐增加;当负载达到网络最大容量时,吞吐量停止增加;若负载继续增长,到达的数据包就开始排队、包丢失的现象也开始出现;当负载超过Cliff这一点时,吞吐量急剧下降,网络发生拥塞。如图1(b)所示,时延最初随着负载缓慢增长,当排队开始后,便线性增长,到队列溢出时,时延急剧增长。当吞吐量接近于零时,出现拥塞崩溃现象,时延趋于穷。

　　拥塞的产生主要源自传统Internet的“尽力而为”的服务模型。在组播中也会遇到网络拥塞的情况,从而导致不必要的数据重传,重传的数据因为拥塞而延迟或丢失,这样又进一步恶化了拥塞。拥塞会对网络产生严重影响,必须加以控制。组播拥塞控制的目的就是建立组播中拥塞控制机与传统的TCP及其他通信协议一起在共享网络带宽资源的同时,预防、处理、避免网络拥塞。

　　2.3　组播拥塞控制协议的目标

　　组播拥塞控制协议有很强的针对性,大多数的组播拥塞控制协议都是为了解决某些特定的问题而提出的。需求的多样性导致了拥塞控制协议指标的多样化,其中对组播发展最为重要的是:协议的可扩展性和TCP-Friendly^[1]。