Контроль перегрузки на сетевом уровне возникает, когда данные превышают пределы пропускной способности узла или канала. Это часто приводит к постановке пакетов в очередь, а в более серьезных случаях – к потере пакетов, вызывая снижение качества обслуживания (QoS) сети.
Иногда резкие скачки трафика, связанные с особыми случаями, могут привести к перегрузке стабильных и достаточных сетевых каналов, что приводит к общему снижению производительности сети. Кроме того, перегрузка сети может быть вызвана такими протоколами, как TCP (Transmission Control Protocol), который использует повторные передачи для предотвращения потери пакетов, потенциально поддерживая перегрузку даже после уменьшения нагрузки. Эта ситуация, характеризующаяся снижением пропускной способности сети, несмотря на снижение начальной нагрузки, называется застойным коллапсом.
Что такое контроль перегрузки в компьютерных сетях?
Сеть функционирует как общий ресурс, используемый многочисленными участниками, которые участвуют в совместных взаимодействиях. Тем не менее, небольшое количество ошибочных или не прошедших проверку подлинности пользователей, передающих данные по сети, может вызвать сценарий, известный как “застойный коллапс”. Эта ситуация характеризуется значительным ухудшением качества обслуживания (QoS), что затрудняет или ограничивает эффективную коммуникацию.
Контроль перегрузки служит механизмом, предназначенным для регулирования притока пакетов данных в сеть. Его целью является оптимизация использования совместно используемой сетевой инфраструктуры и предотвращение возникновения застойного коллапса. На уровне TCP алгоритмы предотвращения перегрузки (CAA) используются как средство предотвращения возникновения сбоя в сети.
Типы контроля перегрузки в компьютерной сети
Различные типы механизмов контроля перегрузки используются в компьютерных сетях (CN) для управления перегрузкой сети и смягчения ее последствий. Вот некоторые известные типы:
- Контроль перегрузки с разомкнутым контуром: Этот подход использует предварительно установленные статические методы для контроля перегрузки. Он не зависит от обратной связи в реальном времени или динамических настроек. Примеры включают формирование трафика и контроль допуска.
- Контроль перегрузки по замкнутому контуру: при этом типе сеть непрерывно отслеживает свое состояние и адаптирует стратегии контроля перегрузки на основе обратной связи в реальном времени. TCP (протокол управления передачей) является классическим примером контроля перегрузки с замкнутым контуром.
- Сквозной контроль перегрузки: Этот подход вовлекает конечные системы, такие как компьютеры и серверы, в процесс контроля перегрузки. Они корректируют свое поведение на основе сигналов из сети. Контроль перегрузки TCP является примером сквозного контроля перегрузки.
- Контроль перегрузки с помощью сети: В этом случае элементы сети (маршрутизаторы, коммутаторы и т.д.) играют активную роль в контроле перегрузки. Они обеспечивают обратную связь и помогают конечным системам управлять перегрузкой. Явное уведомление о перегрузке (ECN) является примером контроля перегрузки с помощью сети.
- Неявная сигнализация перегрузки: это включает в себя обнаружение перегрузки на основе наблюдаемых изменений производительности сети, а не явных сигналов. Это может включать мониторинг потери пакетов или задержек.
- Явная сигнализация перегрузки: Этот метод использует явные сигналы для указания перегрузки сети. Одним из примеров является поле ECN в IP-пакетах, которое маршрутизаторы могут использовать для передачи сигналов о перегрузке конечным точкам.
- Активное управление очередями (AQM): механизмы AQM предполагают активное управление длиной очередей в сетевых маршрутизаторах или коммутаторах для предотвращения чрезмерного скопления очередей и переполнения буфера. Примеры включают случайное раннее обнаружение (RED) и его варианты.
- Контроль качества обслуживания (QoS) Контроль перегрузки: Этот подход определяет приоритет трафика на основе его класса или типа, гарантируя, что высокоприоритетному трафику отдается приоритет во время перегрузки.
Заключение
В заключение, контроль перегрузки играет решающую роль в поддержании стабильности и оптимальной производительности компьютерных сетей. Предотвращая перегрузку или эффективно управляя ею, эти механизмы гарантируют, что передача данных остается надежной, своевременной и результативной. Различные стратегии контроля перегрузки, от сквозных протоколов, таких как TCP, до сетевых механизмов и управления качеством обслуживания, способствуют бесперебойному функционированию современных компьютерных сетей. Поскольку сети продолжают развиваться и обрабатывать все большие объемы данных, контроль перегрузки остается важной областью исследований и внедрения для поддержания качества обслуживания и пользовательского опыта.
Часто задаваемые вопросы, связанные с контролем перегрузки в компьютерной сети
Ниже приведены некоторые часто задаваемые вопросы, связанные с контролем перегрузки в компьютерных сетях:
1. Почему контроль перегрузки важен?
Контроль перегрузки жизненно важен для предотвращения нестабильности сети, обеспечения справедливого распределения ресурсов, поддержания целостности данных и обеспечения стабильного качества обслуживания пользователей.
2. Какова роль TCP в контроле перегрузки?
TCP (протокол управления передачей) использует механизмы контроля перегрузки, такие как медленный запуск, предотвращение перегрузки и быстрая повторная передача, для регулирования потока данных, реагирования на условия сети и предотвращения перегрузки.
3. Как работает AQM (активное управление очередью)?
Механизмы AQM активно управляют очередями маршрутизаторов или коммутаторов, отбрасывая или помечая пакеты до переполнения буфера, предотвращая таким образом чрезмерные задержки и поддерживая бесперебойный поток данных.
4. В чем разница между контролем перегрузки по разомкнутому и замкнутому контурам?
Контроль перегрузки по разомкнутому контуру использует статические методы без обратной связи в реальном времени, в то время как контроль перегрузки по замкнутому контуру адаптирует стратегии, основанные на обратной связи по сети в реальном времени.
5. Что такое ECN (явное уведомление о перегрузке)?
ECN – это сетевой механизм контроля перегрузки, при котором маршрутизаторы помечают пакеты, чтобы сигнализировать о перегрузке, позволяя конечным точкам корректировать свое поведение до того, как перегрузка ухудшится.