Tải bản đầy đủ (.pdf) (21 trang)

Advanced Computer Networks: Lecture 34 - Dr. Amir Qayyum

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (281 KB, 21 trang )

CS716
Advanced Computer Networks
By Dr. Amir Qayyum
1

1


Lecture No. 34

2


Where we are now …
• Understand how to








Build a network on one physical medium
Connect networks together (with switches)
Implement a reliable byte stream on Internet
Implement a UDP/TCP connection/channel
Address network heterogeneity
Address global scale
End­to­end issues and common protocols


• Today’s topic
– Congestion control

3


Congestion Control
Outline
– Queuing Discipline
– Reacting to Congestion
– Avoiding Congestion
4


Air Travel
• Planning a vacation for your semester break ?
• Try a trip to scenic Northern Areas
• Its a mere 3 hops from VU­Islamabad

Islamabad 
Airport

Flight
was
overbooked

Peshawer
Sakardu

VU

5


Congestion Control
• Reading: Peterson and Davie, Ch. 6
• Basics: problem, terminology, approaches, 
metrics
• Solutions
– Router­based: queuing disciplines
– Host­based: TCP congestion control
• Congestion avoidance
– DECbit
– RED gateways
• Quality of service
6


Congestion Control Basics
• Problem
– Demand for network resources can grow 
beyond the resources available
– Want to provide “fair” amount to each user
• Examples
– Bandwidth between Islamabad and Peshawer
– Bandwidth in a network link
– Buffers in a queue
7


Range of Solutions

• Congestion control: cure 
congestion when it happens
• Congestion avoidance: stay away 
from congestion
• Resource allocation: prevent 
congestion from occurring
8


Model of Network
• Packet­switched internetwork (or 
network)
• Connectionless flows (logical 
channels/connections) between 
hosts
9


State Maintained in Routers

• Hard state: state used to support routing
• Soft state:
– Information about flows
– Helps control congestion
– Not necessary for correct routing

10


Congestion Control Basics

• Router role
• Controls forwarding and dropping policies
• Can send feedback to source
• Host role
• Monitors network conditions
• Adjusts accordingly
• Routing vs congestion
• Effective adaptive routing schemes can 
sometimes help congestion
• But not always
11


Finite Buffering Capacity per Output
Standard check­in lines

Customer 
Service
x

a
angry mob eagerly awaiting 
opportunity to address 
underpaid customer service 
representative

1x6 Switch
you are turned 
away at door
12



Congestion Control Taxonomy

13


Congestion Control Taxonomy
• Why is explicit per­flow congestion feedback 
from routers rarely used in practice?
– Too many sources to track
• Millions of flows may fan in to one router
• Can’t send feedback to all of them
– Adds complexity to router
• Need to track more state
• Certainly can’t track state for all sources
14


Congestion Control Taxonomy
– Wastes bandwidth: network already 
congested, not the time to generate more 
traffic
– Can’t force the sources (hosts) to use 
feedback
• Sol: use stochastic methods to select fairly 
between flows, or classify flows into 
categories at edge routers
15



Why Consider Rate Control ?
• Buffer space (window size) is an intrinsic 
physical quantity
• Can provide rate control with window control
• Only need estimate of RTT
• Answer:
– Want rate control when granularity of averaging 
must be smaller than RTT

16


Criticism of Resource Allocation
• Example: you have 10 Gbps total bandwidth
• Case 1: reserve whatever you want
– Users’ line of thought: On average, I don’t need much 
bandwidth, but when my personal web crawler goes to 
work, I need at least 100 Mbps, so I’ll reserve that much.
– Result: 100 users consume all bandwidth, all others get 0 

• Case 2: fair/equitable reservations
– 35,000 students + 5,000 faculty and staff
– Each user gets 250 kbps, almost 5x a modem! (watch 
that crawler crawl...)
17


Back to Air Travel Analogy
• Daily Islamabad to Peshawer flight, ~200 seats

• Case 1: reserve whatever you want
– 200 of us get seats. I’m Gold...are you ?
• Case 2: fair/equitable reservations
– 2,000 possible customers
– 0.099 seats per customer per flight
– Disclaimer: the passenger assumes all risks and 
damages related to unsuccessful reassembly in 
Peshawer !!!
18


Congestion Control Metrics
• How do we evaluate solutions ?
– Effectiveness (shown as power in the figure 
below)
– fairness

19


Congestion Control Metrics:
What’s Fair ?
• Give flow A 1/3 of the link bandwidth ?
– Globally “fair”
– A uses 2 links at 1/3 bandwidth
– B and C use 1 link at 2/3 bandwidth

• Give flow A 1/2 of the link bandwidth ?
– Locally “fair” (fair on each link)
– Also globally “fair”: maximizes minimum flow


20


Power Measure for a Sliding 
Window
• Bottleneck link with capacity C
• Round­trip time RTT

21



×