Управление пропускной способностью

• Формирование трафика (traffic shaping)^[5] (ограничение скорости):^[6]
  • Ведро с жетонами (token bucket)
  • Утечка из ведра (leaky bucket)
  • Управление скоростью TCP — искусственная корректировка размера TCP-окна и управление скоростью возврата ACK-сообщений отправителю^[7]
• Алгоритмы диспетчеризации:
  • Взвешенное честное распределение очереди (WFQ)^[8]
  • Классовое взвешенное честное обслуживание очередей
  • Взвешенный круговой алгоритм (WRR)
  • Алгоритм с дефицитным взвешенным круговым обслуживанием (DWRR)
  • Иерархическая честная сервисная кривая (HFSC)

Применение искусственного интеллекта и машинного обучения в алгоритмах диспетчеризации и формирования трафика включает маршрутизацию с учётом намерений^[9], умный троттлинг (Smart Throttler)^[10] и предиктивное управление очередями^[11].

К методам избежания заторов (congestion avoidance)^[1] относятся:

• RED, WRED — снижают вероятность очередей портов с усечением в конце очереди, что уменьшает риск глобальной синхронизации TCP.
• Политика (маркировка/отбрасывание пакетов, превышающих допустимый уровень трафика и размер всплеска).
• Настройка буферов — позволяет изменять способ выделения буферов маршрутизатором из доступной памяти и помогает предотвратить потери пакетов при кратковременном всплеске трафика.
• Явное уведомление о заторах (ECN) — позволяет сетевому оборудованию заранее сигнализировать о перегрузке, чтобы конечные узлы успели снизить скорость передачи данных до переполнения очередей. Это эффективно предотвращает потери пакетов, а в сочетании с технологией L4S способно снизить задержки буферизации более чем на 90 %. Однако в глобальной сети широко распространена проблема «стирания» флагов ECN (ECN bleaching) промежуточными маршрутизаторами, наличие которых на пути делает невозможным использование L4S для обнаружения заторов^[12].^[13].
• Алгоритм BBR (Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time) — современная альтернатива классическим алгоритмам TCP Reno и CUBIC, разработанная Google. В отличие от них, BBR является модельно-ориентированным и не использует потерю пакетов как первичный сигнал о перегрузке. Он непрерывно оценивает пропускную способность и время кругового пути, что позволяет минимизировать задержки, избегать проблемы раздувания буферов (bufferbloat) и обеспечивать более высокую пропускную способность. Актуальные версии алгоритма (BBRv2 и BBRv3) также включают реакцию на потери пакетов и сигналы ECN^[14].^[15].

• Протоколы и алгоритмы резервирования пропускной способности:
  • Протокол резервирования ресурсов (RSVP) — способ, с помощью которого приложения эффективно и надёжно сообщают сети о своих требованиях^[16].
  • Протокол маркировки меток с маршрутизацией по ограничениям (CR-LDP) и протокол RSVP-TE устарели. Их преемником в магистральных сетях является Segment Routing (SR-MPLS / SR-TE), который распределяет метки напрямую через протоколы внутренней маршрутизации (IGP), устраняя необходимость в использовании отдельных протоколов сигнализации и значительно снижая операционную сложность^[17].
  • Алгоритм выбора верхних узлов (Top-nodes algorithm).
• Механизмы динамического распределения пропускной способности (DBA) в сетях 5G/6G и современных пассивных оптических сетях (PON):
  • IPACT (Interleaved Polling with Adaptive Cycle Time) — опрос сетевых терминалов в режиме кругового обхода с адаптивным временем цикла в зависимости от текущих потребностей^[18].
  • Гарантированные схемы опроса (Guaranteed polling schemes) — обеспечение минимальных гарантий пропускной способности с динамическим распределением избыточной ёмкости^[18].
  • Гибридные схемы на основе слотов (Hybrid slot-based schemes) — комбинация фиксированного и динамического распределения, где критически важные приложения получают гарантированные слоты, а оставшаяся ёмкость распределяется динамически^[18].
  • Интеллектуальное DBA на базе машинного обучения — использование нейросетевых алгоритмов для анализа паттернов трафика и прогнозирования будущих потребностей^[18].
  • Динамическое приоритетное распределение на базе LTE — приоритизация трафика приложений реального времени при эффективном управлении фоновыми передачами данных^[18].
  • CSL-DBA (Collaborative Split Learning-based DBA) — метод на основе разделенного обучения для сетей 6G TDM-PON, при котором оптические сетевые устройства выполняют локальный анализ трафика и передают только обновления модели на центральный терминал для прогнозирования и распределения полосы пропускания^[19].

Классификация трафика — категоризация трафика по политике для применения к каждому классу отдельных методов управления пропускной способностью. В облачных средах для высокопроизводительного ограничения скорости и классификации трафика используется технология eBPF (часто в связке с XDP). Она обеспечивает высокую производительность за счёт перехвата сетевых пакетов на уровне драйвера сетевой карты, снижает накладные расходы на процессор и память, а также гарантирует операционную стабильность и безопасность^[20].^[21] Механизмы управления трафиком в программно-определяемых сетях (SD-WAN) включают:

• Динамический выбор пути (Dynamic Path Selection) — непрерывно отслеживает состояние сетевых каналов в реальном времени и автоматически перенаправляет трафик на наилучший доступный маршрут при ухудшении качества связи или отказе соединения^[22].^[23]
• Маршрутизация на основе приложений (Application-Aware Routing) — распознаёт типы трафика и распределяет его в соответствии с заданными политиками и требованиями к качеству обслуживания (SLA) для каждого конкретного приложения, приоритизируя критически важные сервисы.