收流量

流量控制

第一章不可靠传输

以太网的（实际上包括其他的LAN）本质上是无链接的网络，这样就没有虚电路的概念，

所以帧传输的可靠性并没有什么保证。帧的无差错传输概率是很高的，但是也不能保证绝对

正确。在数据位出错、接收器的缓冲区不能满足或其他异常情况下，以太网接收器会简单地

丢弃帧，而不给出任何提示。最初的以太网没有提供任何流量控制机制，随着透明网桥(交

换机)的出现，发送者可能不知道帧的直接接收者是谁。也就是说，交换机不需要接入站的

信息和参与，就可以代表它们接收和转发帧。如果没有能提供流量控制的协议，就可能由于

交换机缓冲区拥塞而丢失过多的帧。

交换机从它的输入端口接收帧并根据帧中的信息(通常是DA)，把它们从其相应的输出

端口上转发。根据传输模式、交换操作限制，以及可用的内存缓冲区，帧到达的速度可能比

交换机接收、处理和转发的速度要快。而面大青花 对这种溢出情况(希望是暂时的)，交换机别无选

择，只有丢弃到来的帧，直到拥塞情况消除。因此，在出现拥塞的情况下，路由器(或其他

无连接互连网中的设备)缺省的动作是丢弃帧。

第二章帧丢失的影响

任何需要可靠传输的高层协议或应用都必须实现某些形式的差错控制。基于这种需要，

已经出现了一系列不同的方法。大多数可靠的传输层协议(如TCP，NFS)使用“肯定确认与

重传”。丢帧的主要原因是缓冲拥塞而不是位出错。

PAR协议对丢帧问题解决得很好，但它在性能上需要付出代价。帧丢失会导致高层协议

的确认定时器超时，超时引发对丢失帧的重传。确认定时器设定的值必须(至少)考虑到整个

网络上端到端的传输延迟，加上处理与延迟间隔时间。一般的协议以秒为量级设置定时器以

保证在大的互连网上运行，因此一个丢帧引起数据传输间断几秒钟。这会严重影响网络吞吐

量。

虽然高层协议能够从帧丢失中恢复，但这种情况将被视为例外情况，并且是不允许经常

发生的。帧丢失不是灾难性的，但是应该尽量减少其发生的可能性。由于位出错而发生的帧

丢失是不可避免的，但是可以设计一些方法，来避免由于交换机或端站的缓冲区拥塞而发生

帧丢失。

第三章流控协议

EPON系统中，IEEE802.3定义了以太网的两种基本操作模式。第一种模式采用载波侦听

多址接入/冲突检测（CSMA/CD）协议而应用在共享媒质上；第二种模式为各个站点采用全

双工的点到点的链路通过交换机连接到一起。相应的，以太网MAC可以工作于这两种模式之

一：CSMA/CD模式或全双工模式。

3.1CSMA/CD模式下的流控

当以太网交换控制电路端口工作在半双工模式时，符合IEEE802.3协议的载波侦听多路访

问/冲突检测(CSMA/CD)算法，可以实现隐式的流量控制，即采用背压技术(BackPressure)防止

缓冲区的溢出，在发送方数据到来前采取某种动作，阻止发送方发送数据。（背压技术详见

相关文档。）

3.2全双工模式下的流控

在全双工以太网中，以太网接口不检测冲突，并且忽略可延迟传送的载波侦听。全双工

网络需要显式的流量控制机制，使交换机能够阻塞处于拥塞状态的站。为了实现这个目标，

开发了为全双工以太网流量控制的标准算法。IEEE802.3x规定了一个控制以太网MAC

(MAC控制)的更通用的体系结构框架。

第四章MAC控制结构

4.1亚洲射射射 MAC控制的层次结构

图4-1MAC控制在体系结构中的位置

MAC控制是数据链路层的一个子层(sublayer)。它是介于传统以太网MAC层和MAC

客户之间的可选功能。客户可以是网络层协议(如IP)或数据链路层内部实现转发功能的网桥

(交换机)。对MAC控制敏感的客户(如需要防止缓冲区溢出的交换机)，可以利用这个子层来

控制底层以太网MAC的操作。特别是，它可以请求全双工链路另一端的MAC停止进一步传

送数据，因而防止将要发生的溢出。

4.2MAC控制帧格式

MAC控制帧是通过唯一的类型域标识符(0x8808)标识出的。这个类型域专门保留用

于以太网MAC控制。在控制帧的数据域内，前两个字节标识了MAC控制的操作代码，即帧

请求的控制功能。目前只定义了一种操作代码，即随后讨论的全双工中的PAUSE操作。它

的操作代码是0x0001。操作代码后面的域是该操作所需的参数。如果这些参数不能使用

全部的44字节，则帧中其余的位将以0填充。

图4-2Mac帧数据格式

第五章Pau帧

5.1Pau帧功能范围

PAUSE功能用来在全双工以太网链路上实现流量控制。可能用它来控制下列设备之间

的数据帧流：

•一对端站(简单的两站网络)。

•一个交换机和一个端站。

•交换机到交换机链路。

在交换机或站中增加PAUSE功能，是为了当瞬时过载导致缓冲区溢出时防止不必要的帧丢

弃。

PAUSE功能不解决下列问题：

•稳定状态的网络拥塞。PAUSE协议的设计目标是在缓冲区溢出时通过减少到来的数据量，

缓和瞬时过载情况。如果持续(稳定状态下)的流量超过了设备的设计骆驼祥子好词好句 能力，则这是一个配置

问题，而不是流量控制问题。PAUSE功能不能解决持续性过载。

•它不直接提供基于信任的策略、基于速率的流量控制等等。这些功能可能在以后提供。

5.2Pau帧操作概述

PAUSE操作实现了一种简单的“停-启”形式的流量控制。快速怀孕的方法 如果某个设备(站或交换机)

想阻止帧到来，它可以发送一个带有参数的PAUSE帧，该参数指明了全双工中的另一方在

开始继续发送数据前需要等待的时间。当另一个站接收到PAUSE帧后，将在指定的时间内

停止发送数据。当这个时间超时后，该站将从暂停的位置继续发送帧[2]。PAUSE帧能禁

止发送数据帧，但它不影响MAC控制帧的发送(例如，从另一个方向到来的PAUSE帧)。

已发送了PAUSE指令的站，可以再发送一个时间参数为0的PAUSE帧取消剩余的暂停时

间。即新收到的PAUSE帧将覆盖掉当前执行的PAUSE操作。类似地，该站也可以在前一

个PAUSE时间还未结束时，发出另一个包含非零时间参数的帧延长暂停时间。

因为PAUSE操作使用标准的以太网MAC，所以不能保证接收者一定能收到帧。PAUSE

帧也可能出问题，而使接收者可能不知道曾发出了这样的帧。在设计PAUSE传输策略(6.1

中将讨论)时必须考虑这样的问题。

5.3PAUSE功能的实现

在使用流量控制以前，给定接口传送的所有以太网帧都是由高层协议或应用提供的。以

太网接口接收到的所有帧在完成有效性检查后将传送给高层实体，接口不对帧的内容进行检

查、解释，也不需要按帧的内容进行相应处理。现在，链路接口可以生成PAUSE帧，并且

必须检查到来的帧，以确定它是否是链路伙伴发来的PAUSE请求，如果是，还要执行这些

请求。

5.3.1.在发送队中插入PAUSE帧

如果没有PAUSE功能，以太网接口只是简单按设备驱动程序排列的顺序发送帧。因为以

太网设备没有访问优先权或用户优先权的概念，所以发送方可以使用单队列模型。然而有效

的流量控制要求PAU一氧化碳中毒怎么办 SE帧能够及时地发送出去。显而易见，PAUSE帧必须具有传送优先权。

传送PAUSE帧不能打断正在进行的数据发送。因此接口在收到发送一个PAUSE帧的信号后，

应完成正在进行的帧传送，等待一个帧间隔后，发送PAUSE帧。

5.3.2PAUSE时序

因为PAUSE功能用于链路的实时流量控制，所以及时解码并执行PAUSE帧是非常重要

的。在收到PAUSE帧之后(即从CFS的最后一位被接收开始)，接口有一个最大512比特时间

的处理时间(千兆以太网是1024比特时间)，对PAUSE帧进行校验、解码和执行。如果在这

段时间内发送器开始发送帧，则收到的PAUSE帧已处理完毕(注意发送器与接收器是完全独

立的，因为这是一个全双工接口)。然而，如果收到的有效PAUSE帧包含非零pau_tim

e值，就不允许发送帧长超过512比特时间(千兆以太网是1024比特时间)的数据帧。如果对

PAUSE帧接收方的响应时间没有这种上界限制，PAUSE帧的发送方就不可能知道在流量

终止前会收到多少附加的数据。那将毫无办法阻止缓冲溢出。

5.3.3缓冲区要求

由于流量控制工作在全双工链路上，在链路双方之间存在着传播延迟和响应时间延迟。

所以发送PAUSE帧后，不会立刻终止另一个方向(进入发送方接收器)的数据流。因此，发送

方必须考虑到还要接收附加的数据，并应在缓冲区溢出之前提前发送PAUSE帧。

第六章流量控制策略及其使用

流量控制的典型实现是在交换机中防止缓冲区溢出。它使交换机在不降低吞吐量的情况

下，能够容纳平均水平的流量，同时还可防止短暂过载造成的丢帧，所有这些都不需要巨大

的缓冲内存。

6.1缓冲阀值

合理的流量控制策略应该在缓冲区达到预先定义的“高水位”(highwate高血压的症状 rmark)时，发送

一个带有非零pau-time值的PAUSE帧，使交换机能够防止由于缓冲区不足而在输入端

丢弃帧。高水位应该这样设置：在水位之上尚存在足够大的可用缓冲，它可以满足流水线中

附加流量的需要。这个高水位与数据率、介质类型以及链路长度有关。类似地，为了避免缓

冲区空闲，在低水位之下应该留有足够的空间，使得在缓冲区完全清空之前有帧到达。

图6-1输入缓冲

6.2PAUSE时间的选取

实现者需要选择PAUSE帧中的pau-time应取什么样的值，它与采用的流量控制策

略有关。实际上，在队列超过高水位时使用0XFFF的pau-time，而在队列低于低水位

标记时使用0X0000，是一种相当可以接受的方法。因此，不需要任何启发式策略给paus

e-time选取一个最优值。

很重要的一点是，链路不能无限期地进行流量控制。高层协议可能依赖于在网络上传送

的某些帧。如果出现长时间的流量控制，它们可能认为连接超时，并断开虚电路等等。特别

是，生成树协议状态机(用来维护网桥/交换机式网络的无环路拓朴)的定时器将超时，因而会

重新计算生成树并导致拓扑结构发生变化。

6.3对不可靠怼是什么意思 传递的对策

PAUSE帧能否传送到链路伙伴是无法保证的。如果PAUSE帧未能成功传递，高层协议

和应用一定已经考虑了LAN上失帧的可能性。假设PAUSE帧由于暂时的错误而丢失，系统

应该能够迅速恢复到正常操作(包括流量控制)，并保持无错的传送。

6.4流量控制的对称性

6.4.1对称式的流量控制

对称式流量控制在下列条件下使用：

•链路两端的设备都必须应付帧到达的高统计变化率(即，低平均流量水平中夹杂着短期瞬

时过载)。

•双方具有相似的缓冲存储限制(即，一方处理短期瞬时过载的能力不比另一方更好)。

•流量模式相对一致(即，两个方向上的通信流量差别不大)。

•每一方都不过多地产生或吸收流量。

符合所有这些条件的一个常见应用是交换机到交换机的全双工链路。

6.4.2非对称式流量控制

在某些情况下，只让链路的某一方阻塞另一方但反之不然可能会更好一些。这种形式最

常见的一种情况是：端站通过专用全双工链路与网络互连设备(如交换机或路由器)相连非对

称流量控制有两个可能的方向，用途各不相同：

1)路由器可以阻塞站，但反过来不行。这是非对称流量控制最常见的一种应用。当网络拥

塞引起内部缓冲溢出或接近溢出时，非对称流量控制使路由器可直接抑制端站。因为端站是

网络上所有帧的真正来源，抑制住端站就可以减少信源拥塞。

2)站可以阻塞交换机，但反过来不行。如果链路容量(数据传输率)远大于接入站处理数据的

能力，由于缓冲溢出，站接口控制器可能丢弃很多帧。在10Mb/s的以太网上不太可能出

现这种情况，但在千兆位速率下这确实是一个问题。数据来源可餐饮管理知识 能有多个(特别是对于网络

服务器)，数据输入的速率可能大于站处理数据及腾空链路的速率[1]。非对称式流量控制可

使站在这华硕k550 种情况下阻塞路由器，防止帧丢失。这种方式相当于站借用了交换机的缓存容量。

第七章端口的come的意思 流量限制

端口的流量限制是通过设定端口的输出报文的速率来限制的，是由软件以参数设定来控制的。

即我们所说的端口配置。我们研究的ONU及OLT支持上述全双工模式下的流量控制，具体

详情见CTCEPON标准2.1（8.1.6）。