Резервирование ресурсов и протоколы управления потоком данных

Поскольку трафик проходит через сетевые устройства и соединения, большинство из которых имеют различные характеристики и скорости передачи, то его параметры могут быть искажены. Современные сети характеризуются высокоскоростной связью (например, локальные сети) на своих границах и магистралями малого быстродействия (например, региональные сети связи) в центре сети, в отличие от первых реализаций сетей с единьм достаточно низким диапазоном скоростей. Именно для таких сетей первоначально разрабатывалось большинство используемых сегодня транспортных протоколов. Современные сети можно представить в виде иерархии устройств. На нижнем уровне иерархии расположены многочисленные конечные станции, которые пересылают информацию на средний уровень иерархии, состоящий в основном из коммутаторов, а те, в свою очередь, передают информацию на еще более высокий уровень иерархии, реализованный на маршрутизаторах. При этом граничные устройства (коммутаторы и маршрутизаторы) могут не справляться с потоками данных, сгенерированными конечными станциями.

Трафик, проходящий от высокоскоростного уровня к более медленному, должен быть обработан устройством, расположенным на границе этих уровней. Если трафик прибывает слишком быстро, граничное устройство попытается сообщить источнику, что его скорость слишком велика и ее необходимо уменьшить. Эта идея и была первоначально заложена в сообщение «Source Quench» (подавление источника) протокола ICMP, которое теперь практически не используется. Такая схема оказалась слишком несправедливой, неэффективной и грубой при практическом применении. А без использования тех или иных механизмов сигнализации маршрутизаторы и коммутаторы в IP-сети вынуждены или отказываться от трафика, который не вписывается в канал с малым быстродействием, или пытаться временно буферизировать такой трафик.

Непрерывное управление потоком данных необходимо и для того, чтобы управлять передачей, если узкое место появляется на промежуточном переходе. Алгоритм протокола TCP «Предотвращение перегрузки» был разработан как раз для таких случаев, а именно, для ограничения скорости передачи и приведения ее в соответствие с эффективной шириной полосы пропускания наиболее нагруженного перехода. Но этот метод, применительно к широкополосным магистралям, стабилизирует скорость передачи слишком медленно и не использует полосу пропускания совместно с другими потоками.

Не так давно появились новые методы, реализованные, например, в протоколе резервирования ресурсов (RSVP). Они были разработаны для того, чтобы для определенных потоков трафика заранее запрашивать необходимый объем буферной памяти и требуемую ширину полосы пропускания, уменьшая вероятность переполнения буферного пространства или потерь пакетов. Однако эти методы не нашли применения в крупномасштабных сетях и имеют достаточное количество различного рода ограничений и проблем, которые сложно решить. Действительно, в сентябре 1997 года в документе RFC (ftp://ds.intemic.net/rfc/ rfc2208.txt) заявлено, что «...проблемы с масштабируемостью делают в настоящее время невозможным развертывание протокола RSVP в широкополосных сетях».