कंजेशन नियंत्रण सिद्धांत

कंजेशन नियंत्रण उस दर को नियंत्रित करता है जिस पर प्रेषक साझा नेटवर्क में डेटा डालते हैं ताकि कुल मांग क्षमता के करीब रहे, जिससे कंजेशन कोलैप्स से बचा जा सके जो तब होता है जब प्रस्तावित लोड नेटवर्क की इसे वितरित करने की क्षमता को अभिभूत कर देता है।

Definition

कंजेशन नियंत्रण उन तंत्रों का समूह है जिनके द्वारा प्रेषक नेटवर्क कंजेशन के संकेतों के जवाब में अपनी संचरण दरों को समायोजित करते हैं, ताकि कुल लोड को नेटवर्क की क्षमता के करीब रखा जा सके और इसे प्रतिस्पर्धी प्रवाहों के बीच निष्पक्ष रूप से साझा किया जा सके।

Scope

यह विषय कंजेशन नियंत्रण के सिद्धांतों और व्यवहार को शामिल करता है: फ्लो नियंत्रण से इसका अंतर, कंजेशन के कारण और लागत, एंड-टू-एंड बनाम नेटवर्क-सहायता प्राप्त दृष्टिकोण, एडिटिव-इंक्रीज/मल्टीप्लिकेटिव-डिक्रीज (AIMD) डायनामिक और इसकी निष्पक्षता और स्थिरता गुण, और TCP के ठोस एल्गोरिदम — स्लो स्टार्ट, कंजेशन अवॉइडेंस, फास्ट रिकवरी — साथ ही स्पष्ट कंजेशन अधिसूचना की भूमिका और वैकल्पिक एल्गोरिदम का अस्तित्व। इसमें प्रति-कनेक्शन विश्वसनीयता तंत्र शामिल नहीं हैं, जो नेटवर्क ओवरलोड के बजाय हानि रिकवरी को संबोधित करते हैं।

Core questions

• कंजेशन नियंत्रण फ्लो नियंत्रण से कैसे भिन्न है?
• कंजेशन का क्या कारण है, और कंजेशन कोलैप्स क्या है?
• AIMD डायनामिक क्या है, और यह निष्पक्षता और स्थिरता क्यों लाता है?
• TCP के स्लो स्टार्ट, कंजेशन अवॉइडेंस और फास्ट रिकवरी चरण कैसे काम करते हैं?
• एंड-टू-एंड (हानि/विलंब) संकेत ECN जैसे नेटवर्क-सहायता प्राप्त संकेतों से कैसे तुलना करते हैं?

Key concepts

• कंजेशन बनाम फ्लो नियंत्रण
• कंजेशन कोलैप्स
• एडिटिव-इंक्रीज/मल्टीप्लिकेटिव-डिक्रीज (AIMD)
• स्लो स्टार्ट
• कंजेशन अवॉइडेंस
• फास्ट रिट्रांसमिट और फास्ट रिकवरी
• कंजेशन विंडो
• स्पष्ट कंजेशन अधिसूचना (ECN)
• निष्पक्षता और दक्षता

Key theories

एडिटिव इंक्रीज, मल्टीप्लिकेटिव डिक्रीज (AIMD)

जब कोई कंजेशन न हो तो भेजने वाली विंडो को रैखिक रूप से बढ़ाना और कंजेशन सिग्नल पर इसे आधा करना प्रतिस्पर्धी प्रवाहों को क्षमता के समान, कुशल हिस्से की ओर ले जाता है; विश्लेषण से पता चलता है कि AIMD निष्पक्षता और दक्षता में परिवर्तित होता है, यही कारण है कि TCP इसे अपनाता है।

TCP कंजेशन नियंत्रण चरण

TCP एक घातीय स्लो-स्टार्ट के साथ बैंडविड्थ की जांच करता है, अनुमानित क्षमता के करीब रैखिक कंजेशन अवॉइडेंस पर स्विच करता है, और पुनरारंभ किए बिना अलग-थलग हानि पर प्रतिक्रिया करने के लिए फास्ट रिट्रांसमिट/फास्ट रिकवरी का उपयोग करता है, मुख्य रूप से पैकेट हानि से कंजेशन का अनुमान लगाता है।

कंजेशन कोलैप्स से बचना

दर नियंत्रण के बिना, ओवरलोड के दौरान रिट्रांसमिशन एक नेटवर्क को कंजेशन कोलैप्स में धकेल सकता है जहां थ्रूपुट तेजी से गिरता है; 1980 के दशक के अंत में कंजेशन अवॉइडेंस की शुरुआत ने इंटरनेट को बार-बार होने वाले कोलैप्स से बचाया।

Clinical relevance

कंजेशन नियंत्रण ही है जो साझा इंटरनेट को भारी लोड के तहत उपयोग योग्य बनाए रखता है: इसने 1980 के दशक के अंत से प्रणालीगत पतन को रोका है और अरबों प्रवाहों के लिए थ्रूपुट, विलंबता और निष्पक्षता को लगातार संतुलित करता है। इसका डिज़ाइन सीधे डाउनलोड गति, वीडियो-स्ट्रीमिंग गुणवत्ता और डेटा-सेंटर प्रदर्शन को प्रभावित करता है, और CUBIC और BBR जैसे एल्गोरिदम और कम-विलंबता कतार प्रबंधन पर सक्रिय शोध इस संतुलन को परिष्कृत करना जारी रखता है।

History

1986-1987 में शुरुआती इंटरनेट पर कंजेशन कोलैप्स की एक श्रृंखला के बाद, वैन जैकबसन के 1988 के काम ने स्लो स्टार्ट और कंजेशन अवॉइडेंस की शुरुआत की, जिससे आधुनिक TCP कंजestion नियंत्रण स्थापित हुआ। चिउ और जैन के 1989 के विश्लेषण ने बताया कि AIMD निष्पक्षता और दक्षता क्यों प्रदान करता है। बाद के दशकों में रेनो, न्यूरेनो, CUBIC और मॉडल-आधारित BBR जैसे वेरिएंट, साथ ही RED और ECN जैसे राउटर-साइड तंत्र भी सामने आए।

Debates

हानि-आधारित बनाम विलंब- और मॉडल-आधारित कंजेशन नियंत्रण

हानि-आधारित TCP तभी प्रतिक्रिया करता है जब बफर ओवरफ्लो होते हैं, जिससे उच्च विलंबता (बफरब्लोट) हो सकती है और तेज लंबी दूरी के लिंक का कम उपयोग हो सकता है, जो BBR जैसी विलंब-आधारित और मॉडल-आधारित योजनाओं को प्रेरित करता है; बहस निष्पक्षता पर केंद्रित है जब ये पारंपरिक हानि-आधारित प्रवाहों के साथ सह-अस्तित्व में होते हैं।

Key figures

• Van Jacobson
• Dah-Ming Chiu
• Raj Jain
• Sally Floyd

Seminal works

• jacobson1988
• chiu1989
• kurose2021

Frequently asked questions

फ्लो नियंत्रण और कंजेशन नियंत्रण में क्या अंतर है?

फ्लो नियंत्रण रिसीवर की सुरक्षा करता है: यह एक तेज प्रेषक को धीमे रिसीवर के बफर को ओवररन करने से रोकता है। कंजेशन नियंत्रण नेटवर्क की सुरक्षा करता है: यह प्रेषकों को सामूहिक रूप से राउटर और उनके बीच के लिंक को अभिभूत करने से रोकता है। TCP दोनों करता है, फ्लो नियंत्रण के लिए रिसीव विंडो और कंजेशन नियंत्रण के लिए कंजेशन विंडो का उपयोग करता है।

जब TCP पैकेट हानि देखता है तो वह धीमा क्यों हो जाता है?

हानि TCP का मुख्य संकेत है कि नेटवर्क कंजस्टेड है। हानि पर अपनी भेजने की दर को तेजी से कम करके और अन्यथा इसे धीरे-धीरे बढ़ाकर, TCP तब पीछे हट जाता है जब नेटवर्क ओवरलोडेड होता है और जब ऐसा नहीं होता है तो अतिरिक्त क्षमता की जांच करता है, जो कुल ट्रैफिक को क्षमता के करीब रखता है और बैंडविड्थ को मोटे तौर पर निष्पक्ष रूप से साझा करता है।