Congestion Control Mechanisms and the Best Effort Service Model
Panos Gevros, Jon Crowcroft, Peter Kirstein, and Saleem Bhatti
University College London
Introducción:
En los últimos años ha habido una considerable investigación hacia la ampliación de la arquitectura de Internet para proporcionar garantías de calidad de servicio enfocadas principalmente en las aplicaciones multimedia en tiempo real.
Un requisito importante es prevenir la congestión del colapso, mantener los niveles de congestión bajos y garantizar la equidad.
Internet fue diseñado simplemente para la entrega de paquetes. Sin embargo los acontecimientos recientes, tales como la comercialización y la diversidad de requisitos de aplicación hacen que sea obvio que se necesita una definición más concreta del tipo de servicio prestado al usuario.
La descripción del servicio prestado por la red es llama modelo de servicio.
En la Internet todos los paquetes se tratan de la misma forma sin ningún tipo de discriminación. Esto es conocido como el mejor modelo de servicio. El mejor modelo de servicio no tiene especificación formal, sino que se especifica operativamente, ya que la entrega de paquetes debe de ser un éxito a un fracaso.
El problema de la congestión
La congestión es el estado de la sobrecarga de recursos de red donde se aproxima o supera la capacidad del mismo. Los recursos de red son limitados y en la mayoría de los casos es caro. Este tipo de problema es presentado en la internet, encontrando el primero problema como la distribución de recursos no coordinada.
Por ejemplo, en un servidor llegan varios paquetes IP al mismo tiempo, que necesitan ser transmitido en el mismo enlace de salida. Por consiguiente, no todos ellos se pueden reenviar al mismo tiempo, tiene que haber una orden de servicio. Así que son mantenidos en el búfer aquellos paquetes que esperan la transmisión.
Las fuentes que transmiten al mismo tiempo pueden crear una demanda de recursos de red más altas que la red puede manejar en un determinado enlace. El espacio de memoria intermedia en los routers ofrece un primer nivel de protección contra un aumento en la tasa de llegada de tráfico. Sin embargo, si la situación persiste, el espacio de tolerancia se es agotada y el router tiene que empezar a dejar caer los paquetes.
El problema de la congestión no se puede resolver mediante la introducción de espacio de memoria intermedia "infinita" dentro de la red; las colas serían entonces crecer sin límite, y el retardo de extremo a extremo aumentarían y los paquetes que se encuentran en ella expirarían.
La amenaza de la congestión collapse
La congestión en Internet puede originar una alta tasa de pérdida de paquetes, el aumento de los retrasos, e incluso puede romper todo el sistema al causar congestión del colapso. Este es un estado en el que cualquier aumento en la carga ofrecida conduce a una disminución en el trabajo útil realizado por la red.
Otra forma de colapso de congestión es el de los paquetes no entregados, en este caso se desperdicia ancho de banda mediante la entrega de paquetes que serán dados de baja antes de que lleguen a su destino final.
Fairness
La noción de "fairness" es de gran importancia en el mejor esfuerzo a Internet debido a la falta de control de explícita admisión y garantías de servicios cuantitativos. "Fairness" es conceptualmente relacionada con el control de congestión, en condiciones de carga de baja demanda y estas son satisfechas, no se tiene la necesidad de compensaciones y sin más consideraciones para las decisiones que llevan a la asignación equitativa de los recursos. "Fairness" se convierte en un problema cuando existen demandas. La importancia de la "fairness" no se obtiene de la nada, sino que es el resultado de una discusión optimización bajo incertidumbre.
El rol de la política
"Fairness" no debe implicar necesariamente una distribución equitativa de los recursos a todos los usuarios con demandas insatisfechas. Una asignación equitativa de los recursos generalmente se define con respecto a una determinada política. La política es el reglamento unificado de acceso a los recursos de red y servicios basados en criterios administrativos.
Puede ser expresado en diferentes niveles:
- Macroscopicamente a nivel de red, teniendo en cuenta la topología, la conectividad, los objetivos de rendimiento de extremo a extremo y el estado dinámico de la red.
- A nivel de nodo en el que un conjunto de mecanismos como la clasificación, vigilancia, gestión de memoria intermedia y programación permiten intenciones administrativas que se traducen en un tratamiento diferencial de paquetes.
Escalas de tiempo de compartimiento de ancho de banda
En el ancho de banda de Internet se comparte entre muchos flujos diferentes, por lo tanto, una disminución en el uso de recursos por un flujo puede aumentar potencialmente la asignación justa de los otros flujos que comparten parte de su camino con ese flujo, y viceversa.
Mecanismos de control de congestión
La Internet es descentralizada por naturaleza, que comprende muchos dominios administrativos heterogéneos. Así que se identifican dos grandes clases de mecanismos de control de congestión con respecto al lugar donde se implementan estos mecanismos: los mecanismos basados en host y la basada en router.
Toda la arquitectura de Internet se basa en el concepto de que todos los estados de flujo relacionado debe mantenerse en los hosts, por lo tanto, los mecanismos de control de congestión fueron principalmente implementado en los hosts finales.
Fases de control de congestión
Es evidente que la congestión puede evitarse a costa de una baja utilización de los recursos, sin embargo, esto es generalmente indeseable. Por lo tanto, el objetivo de cualquier mecanismo de control de congestión, con respecto a la utilización de recursos, es para operar el recurso en una región cerca de su capacidad.
Hay dos fases en el control de congestión:
- Evitar la congestión cuando el sistema opera sobre su capacidad
- Recuperación de la congestión, cuando el estado del sistema es entre su capacidad y el acantilado, y la congestión de manera que la carga total se debe disminuir para evitar el colapso del (de los que puede que no sea posible recuperar).
Mecanismos de retroalimentación
El mecanismo utilizado para notificar al remitente sobre congestión de la red o la tasa de envío apropiada se llama la retroalimentación, e implica tanto a los routers que generan las señales de congestión y el huésped receptores que se propaga la señal al remitente para interpretarlo en consecuencia. Podemos encontrar dos tipos de congestión: implícito y explícito.
Conclusión
El empleo de mejorar el servicio ha sido exitoso para el tráfico de datos, que hoy representa la gran mayoría del tráfico de Internet. La razón principal para la consecución de QoS fue su preocupación por las exigencias de las nuevas aplicaciones multimedia en tiempo real y transmisión, que no pudieron ser atendidas en el modelo de servicio existente en determinada época.
Crítica personal
En lo personal éste documento científico me ayudo a comprender un poco más del servicio que abarca la transmisión de paquetes, donde me podría ser de mucha ayuda en mi entorno laboral, aplicando una mejora de servicio con los servicios web, como así su administración y el prevenir de los problemas mencionados con anterioridad.
Al igual este tipo de lectura, sería de gran interés o utilidad para cualquier usuario de la web, ya que te da la idea más amplia del problema de las congestiones de la red y muchas veces recurrimos a decir que tiene la culpa nuestro proveedor de servicio web, cuando en realidad tenemos como miles de pestañas del navegador web abiertas, junto con otros puertos abiertos o en tal caso que demora determinada página en abrirse creyendo que la culpa es de nuestra ancha de banda, cuando en realidad podría ser de la página a la que buscamos acceder.
Referencias:
Panos Gevros, Jon Crowcroft, Peter Kirstein, and Saleem Bhatti.
University College London
Evita el Spanglish ;) 7 pts.
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