分组交换网的流量控制

概念：分组网的流量控制是指限制进入分组网的分组数量。
1.流量控制的必要性（目的）
几个概念：
网络输入负荷――每秒钟由数据源输入到网络的分组数量
网络吞吐量――每秒发送至网络终点的分组数量，即每秒流出网络的分组数量
网络阻塞――当网络输入负荷比较小时，网络的吞吐量随着输入负荷的增大而线性增长，但当网络负荷增大致一定程度时，吞吐量随网络输入负荷的增大而下降，这种现象称为网络阻塞。
死锁――当网络输入负荷继续增大到一定程度时，网络的吞吐量下降为零，数据停止流动，这就是死锁。
流量控制的目的：
流量控制的目的是保证网络内数据流量的平滑均匀，提高网络的吞吐能力和可靠性，减小分组平均时延，防止阻塞和死锁。
2.流量控制的类型
分组网内存在着如下四级流量控制结构（即流量控制的类型）：
（1）段级控制
指网内相邻两节点之间的流量控制，使之维持一个均匀的流量，避免局部地区的阻塞。
（2）“网一端”级控制
指端系统与网内源节点之间的流量控制，以控制进网的总通信量，防止网络发生阻塞。
（3）“源一目的”级控制
指网内源节点与目的节点之间的流量控制，防止目的节点（输出节点）缺少缓冲存储区所造成的阻塞。
（4）“端一端”级控制
指两个互相通信的端系统之间的流量控制，防止端系统用户缺少缓冲存储区而出现阻塞。
3.流量控制的方式
（1）证实法
证实法是发送方发送分组之后等待收方证实分组响应，然后再发送新的分组。一般用于点到点的流量控制，也可以用于端到端的流量控制。
（2）预约法
预约法是由发送端对接收端提出分配缓冲存储区的要求后，根据接收端所允许发送的分组数量发送分组。
（3）许可证法
许可证发是为了避免网络出现阻塞，在网内设置一定数量的“许可证”，每个“许可证”可携带一个分组。
（4）窗口方式
根据逻辑信道上能够连续接收的分组数来确定接收放缓冲存储器的容量，并吧这一容量作为“窗口”对发送分组和接收分组进行控制。
主要用于公用分组交换网。
4.窗口方式流量控制
基本思路：
所谓窗口方式流量控制就是根据接收方缓冲存储器容量，用能够连续接收分组数目来控制收发方之间的通信量，这个分组数目就称为窗口尺寸W。换句话说，窗口方式流量控制就是允许发送端发出的未被确认的分组数目不能超过W个。
窗口尺寸是窗口方式流量控制的关键参数。如果窗口尺寸过小，通过量受到过分的控制，会降低网的效率；而窗口尺寸过大就会失去防止阻塞的控制作用。
窗口方式流量控制的原理可用图6-12来表示。

图6-12 分组层窗口方式流量控制原理
设窗口尺寸W=3，表示可连续发送3个分组。图中①表示在发完P(S)=2号分组后，由于窗口已满，必须停止发送，当发方收到收方发来的P(R)=1时，表示对方已正确收到P(S)=0的分组。此时根据收到的P(R)=1，更新窗口下限为1，因此允许发送P(S)=3号分组，发完后必须再次等待，因为这时窗口又满，如图中②所示。当收到P(R)=4时，表示对方已正确收到P(S)=3以前的所有分组，因此允许发送P(S)=4、5、6……
可以看到，如果当接收方发送P(R)时，指明它本身已准备接收对方将发送的那些顺序编号为
P(R)，P(R)+1，…，P(R)+W-1的分组，而发方对应的顺序编号为P(S)，P(S)+1，…，P(S)+W-1。
注意：序号按模8运算。
综上所述，在发送端只有落在发送窗口范围内的分组才允许发送。

例：设窗口尺寸W=5，分组顺序号采用3bit编码，发送滑动窗口如下图所示，当收到接收端发来的P(R)=3时，画出此时的发送滑动窗口示意图。

(发送窗口尺寸W≤2ⁿ-1, n为分组编号比特数)