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網(wǎng)絡(luò)擁塞控制和服務(wù)質(zhì)量（QoS）是兩個(gè)緊密相關(guān)的課題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的擁塞控制是提供有保證的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是互聯(lián)網(wǎng)和專網(wǎng)高效率運(yùn)行的根本保障之一。

麻省理工學(xué)院的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，基于當(dāng)前的擁塞控制算法(CCA)根本不可能創(chuàng)建一個(gè)公平、平等和無(wú)”饑餓”現(xiàn)象的網(wǎng)絡(luò)。

本周一麻省理工學(xué)院發(fā)布的論文發(fā)現(xiàn)，無(wú)論采用何種網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法，例如Google的BBR、FAST等，都會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)物理限制的影響，導(dǎo)致一些用戶的帶寬被“餓死”。

研究人員在論文中說：“我們的定理表明，網(wǎng)絡(luò)擁塞控制算法最多只能從高吞吐量、低延遲范圍以及沒有饑餓現(xiàn)象（編者：一種極度的網(wǎng)絡(luò)資源分配不公平現(xiàn)象，例如嚴(yán)重卡頓和帶寬枯竭）這三個(gè)屬性中同時(shí)選擇兩個(gè)，無(wú)法同時(shí)全部實(shí)現(xiàn)?！?

該論文引用了一些非擁塞的網(wǎng)絡(luò)問題，例如ACK聚合和終端主機(jī)調(diào)度，它們破壞了嚴(yán)格的算法控制，通過估計(jì)來處理那些網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生的超出控制范圍的事件。

研究人員寫道，在理想情況下，在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的擁塞控制算法旨在聚合并協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)盡可能小的延遲范圍。據(jù)研究人員稱，這恰恰就是問題的癥結(jié)所在。

“由于大多數(shù)CCA試圖在多個(gè)數(shù)量級(jí)的速率下工作，它們必須將一個(gè)大的速率范圍映射到一個(gè)小的延遲范圍。因此，即使預(yù)估排隊(duì)延遲的微小變化也會(huì)引起巨大的變化。”該團(tuán)隊(duì)寫道。

換而言之，雖然算法試圖掌控一切，但它們根本無(wú)法將現(xiàn)實(shí)世界中的物理缺陷或非擁塞延遲納入計(jì)算。

我們能設(shè)計(jì)出更好的擁塞控制算法嗎？

該論文承認(rèn)，其結(jié)論“對(duì)于限制延遲的擁塞控制算法來說是一個(gè)噩耗”，并提出了“我們是否注定要在限制延遲和避免饑餓現(xiàn)象之間做出選擇”的嚴(yán)峻問題。

論文的首席研究作者、麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)家Venkat Arun在接受IEEE Spectrum采訪時(shí)表示，他的團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)為以前歸因于算法決策不佳和網(wǎng)絡(luò)容量不足的擁塞控制算法問題提供了新的思路。

Arun和他的團(tuán)隊(duì)的研究表明，擁塞控制算法本身根本不是為了解決網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)而設(shè)計(jì)的，該論文使用它來指代網(wǎng)絡(luò)延遲的非擁塞原因。“我們不相信通過將丟失率（或延遲）映射到發(fā)送率的算法來規(guī)避這個(gè)問題是可能的?！痹搱F(tuán)隊(duì)寫道。

對(duì)于這個(gè)這個(gè)看似不可避免的網(wǎng)絡(luò)管理僵局，MIT團(tuán)隊(duì)提出了一些解決建議。在論文中，該團(tuán)隊(duì)提出了幾項(xiàng)建議，例如增加算法排隊(duì)時(shí)間以解決抖動(dòng)問題。

盡管如此，該團(tuán)隊(duì)得出的結(jié)論是，即使這樣可能還不夠。“純粹的端到端擁塞控制算法可能總是會(huì)遇到我們發(fā)現(xiàn)的問題，并且需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)支持，例如主動(dòng)隊(duì)列管理、顯式擁塞信號(hào)或更強(qiáng)的隔離?！?

論文地址：http://people.csail.mit.edu/venkatar/cc-starvation.pdf