13、网络流量管理与资源优化策略解析

网络流量管理与资源优化策略解析

1. 流量模式监管

在网络中，部分网络协议要求数据源发送数据的速率不能超过特定值。协议不仅会规定长时间内的平均速率，还会明确数据源在任意 T 秒内最多可发送的流量 B（以比特为单位）。这样的规定，一方面将数据源的平均速率限制为 B/T 比特每秒，另一方面也限制了用户流量的突发程度，即每 T 个时间单位内最多只能有一次大小为 B 的突发流量。

为确保网络的有序运行，网络需要定期对流量进行监管，查找那些未遵守协议的违规者。因为若不进行监管，违规者可能会占用不公平的网络带宽资源。假设每个路由器都需要保证特定的流量在任意 T 秒内发送的比特数不超过 B。一种简单的方法是路由器使用一个每 T 秒计时一次的单一计时器，并为每个流量使用一个计数器来统计每个周期内发送的比特数。若计数器的值超过 B，则表明检测到违规行为。

然而，单一计时器只能监管部分时间段。例如，若计时器从时间 0 开始，那么只能检查 [0, T]、[T, 2T]、[2T, 3T] 等时间段，无法确保数据源在如 [T/2, 3T/2] 这样与监管时间段重叠的时间段内不违反协议。

为解决此问题，有人尝试使用多个计时器和计数器。但即便如此，流量仍可能在每个被监管的时间段内发送不超过 B 的流量，但在某些重叠时间段内发送超过 B 的流量，从而违反协议。

为解决上述问题，可以采用随机间隔的监管方式。路由器仍使用一个 T 单位的单一计时器和一个计数器。当计时器计时结束时，若计数器的值大于 B，则检测到违规。此时，设置一个标志，表示计时器现在仅用于插入一个随机间隔。然后，将计时器重新启动一个 0 到 T 之间的随机时间间隔。当计时器再次计时结束时，清除标志，初始化计数器