路由器為什么需要200ms報(bào)文緩存能力

1、WHY200ms1.前言前言一般情況下互聯(lián)網(wǎng)上RTT時(shí)間為200ms，如果路由器不能緩存200ms的報(bào)文，則容易引起丟包，從而引起TCP重傳，再加上TCP的窗口機(jī)制，會(huì)導(dǎo)致TCP連接效率大幅度下降。因此，200ms緩存能力是高端路由器的最基本要求。業(yè)界高端路由器都宣稱支持200ms的報(bào)文緩存能力，如：?Cisco760012000的高級(jí)板卡SIP400600和ES20（其它類型板卡不支持）?JuniperMT系列路由器全系列單板?Alc

2、atel7750路由器全系列單板?華為NE40ENE80E的高級(jí)板卡A類單板（NE40NE80全系列和B類單板不支持）?H3CSR8800路由器全系列單板200ms報(bào)文緩存已經(jīng)成為高端路由器必須具備的能力，本文從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的角度來(lái)闡述為什么要求200ms報(bào)文緩存。2.網(wǎng)絡(luò)基本模型與基本原則網(wǎng)絡(luò)基本模型與基本原則我們首先看一個(gè)通常的IP端到端簡(jiǎn)化模型，如下圖。CRouterSourceDestination2TC1圖1IP端到端簡(jiǎn)化模型C1

3、是本地局域網(wǎng)到路由器的帶寬，C是廣域網(wǎng)出口帶寬，很明顯，C1的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C，出口帶寬C上會(huì)存在擁塞的可能。廣域網(wǎng)帶寬是很昂貴的，因?yàn)橘M(fèi)用問(wèn)題，我們租用的出口線路帶寬總是不夠。因此，無(wú)論從用戶使用還是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)角度，我們需要做的事情我們需要做的事情就是最大限度使得出口帶寬保持就是最大限度使得出口帶寬保持100%的利用，這是我們考慮問(wèn)題的基本原則。的利用，這是我們考慮問(wèn)題的基本原則。毫無(wú)疑問(wèn)，此時(shí)通信性能和效率可以達(dá)到最高，也就是使得出口線

4、路上不出現(xiàn)空閑的情況，使得用戶花的每一分錢都物有所值。TCP通信有以下幾個(gè)典型階段：1慢啟動(dòng)階段原有的TCP協(xié)議在啟動(dòng)一個(gè)連接時(shí)會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送許多數(shù)據(jù)包由于一些路由器必須對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行排隊(duì)，因此有可能耗盡存儲(chǔ)空間，從而導(dǎo)致TCP連接的吞吐量（throughput）急劇下降，避免這種情況發(fā)生的算法就是慢啟動(dòng)。當(dāng)建立新的TCP連接時(shí)，TCP發(fā)送窗口被初始化為一個(gè)數(shù)據(jù)包大?。ㄒ粋€(gè)數(shù)據(jù)包缺省值為536或512byte）。源端按窗口大小發(fā)送數(shù)據(jù)，每收

5、到一個(gè)ACK確認(rèn)，發(fā)送窗口就成倍增加數(shù)據(jù)包發(fā)送量。顯然，窗口大小的增長(zhǎng)將隨RTT呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)：1個(gè)、2個(gè)、4個(gè)、8個(gè)……，源端向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的數(shù)據(jù)量將急劇增加。2擁塞避免階段當(dāng)發(fā)現(xiàn)超時(shí)或收到3個(gè)相同的ACK確認(rèn)幀時(shí)，網(wǎng)絡(luò)即發(fā)生擁塞（這一假定是基于由傳輸引起的數(shù)據(jù)包損壞和丟失的概率小于1%)。此時(shí)，就進(jìn)入擁塞避免階段，慢啟動(dòng)閾值被設(shè)置為當(dāng)前發(fā)送窗口的一半，發(fā)送窗口被置為1。如果發(fā)送窗口≤慢啟動(dòng)閾值則TCP重新進(jìn)入慢啟動(dòng)過(guò)程如果發(fā)送窗口慢啟動(dòng)

6、閾值，則TCP執(zhí)行擁塞避免算法，發(fā)送窗口在每次收到一個(gè)ACK時(shí)只增加1個(gè)數(shù)據(jù)包（這里將數(shù)據(jù)包大小假定為1）。3快速重傳和恢復(fù)階段進(jìn)入慢啟動(dòng)會(huì)導(dǎo)致過(guò)大地減小發(fā)送窗口尺寸，降低TCP連接的吞吐量。因此，快速重傳和恢復(fù)就是在源端收到3個(gè)或3個(gè)以上重復(fù)ACK時(shí)，就斷定數(shù)據(jù)包已經(jīng)被丟失，并重傳數(shù)據(jù)包，同時(shí)將慢啟動(dòng)閾值設(shè)置為當(dāng)前發(fā)送窗口的一半，而不必等到RTO超時(shí)。TCP這種擁塞控制算法使得網(wǎng)絡(luò)上的通信流量呈現(xiàn)典型的鋸齒波形。SourceDestm

7、axW2maxWtWindowsize圖4TCP鋸齒流量波形示意TCP擁塞控制機(jī)制使得擁塞控制機(jī)制使得TCP流量趨向于盡量占用最大的帶寬流量趨向于盡量占用最大的帶寬，這是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)送端口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果報(bào)文被丟棄，TCP發(fā)送窗口會(huì)減少，所以發(fā)送速率會(huì)降低，以適配端到端會(huì)話可用的鏈路帶寬，通過(guò)慢啟動(dòng)機(jī)制恢復(fù)會(huì)話吞吐量。為了在突發(fā)流量情況下發(fā)生擁塞時(shí)，最大程度發(fā)揮鏈路傳輸效率，路由器就必須具備緩存足夠的流量能力。因此，相當(dāng)于有效RTT實(shí)際上被