La congestión de la red en las redes de datos y la teoría de las colas es la reducción de la calidad del servicio que se produce cuando un nodo o enlace de red transporta más datos de los que puede manejar. Los efectos típicos incluyen el retraso en la cola , la pérdida de paquetes o el bloqueo de nuevas conexiones. Una consecuencia de la congestión es que un aumento incremental en la carga ofrecida conduce solo a un pequeño aumento o incluso a una disminución en el rendimiento de la red . [1]
Los protocolos de red que utilizan retransmisiones agresivas para compensar la pérdida de paquetes debido a la congestión pueden aumentar la congestión, incluso después de que la carga inicial se haya reducido a un nivel que normalmente no habría inducido la congestión de la red. Tales redes exhiben dos estados estables bajo el mismo nivel de carga. El estado estable con bajo rendimiento se conoce como colapso congestivo .
Las redes utilizan técnicas de control y prevención de la congestión para tratar de evitar el colapso. Estos incluyen: retroceso exponencial en protocolos como CSMA / CA en 802.11 y el CSMA / CD similar en el Ethernet original , reducción de ventana en TCP y cola justa en dispositivos como enrutadores y conmutadores de red . Otras técnicas que abordan la congestión incluyen esquemas de prioridad que transmiten algunos paquetes con mayor prioridad antes que otros y la asignación explícita de recursos de red a flujos específicos mediante el uso decontrol de admisión .
Los recursos de red son limitados, incluido el tiempo de procesamiento del enrutador y el rendimiento del enlace . La contención de recursos puede ocurrir en las redes en una serie de circunstancias comunes. Una LAN inalámbrica se llena fácilmente con una sola computadora personal. [2] Incluso en redes informáticas rápidas, la red troncal puede congestionarse fácilmente con unos pocos servidores y PC cliente. Los ataques de denegación de servicio por parte de botnets son capaces de llenar incluso los enlaces de red troncal más grandes de Internet , generando congestión de red a gran escala. En las redes telefónicas, un evento de llamada masiva puede abrumar los circuitos telefónicos digitales.
El colapso congestivo (o colapso por congestión) es la condición en la que la congestión impide o limita la comunicación útil. El colapso de la congestión generalmente ocurre en puntos de estrangulamiento en la red, donde el tráfico entrante excede el ancho de banda saliente. Los puntos de conexión entre una red de área local y una red de área amplia son puntos de estrangulamiento comunes. Cuando una red se encuentra en esta condición, se establece en un estado estable en el que la demanda de tráfico es alta pero hay poco rendimiento útil disponible, durante el cual se producen retrasos y pérdidas de paquetes y la calidad del servicio es extremadamente deficiente.
El colapso congestivo se identificó como un posible problema en 1984. [3] Se observó por primera vez en Internet en octubre de 1986, [4] cuando la red troncal de fase I de NSFnet cayó tres órdenes de magnitud de su capacidad de 32 kbit / sa 40 bit / s, [ cita requerida ] que continuó hasta que los nodos finales comenzaron a implementar el control de congestión de Van Jacobson y Sally Floyd entre 1987 y 1988. [5] Cuando más paquetesse enviaron de lo que podían ser manejados por enrutadores intermedios, los enrutadores intermedios descartaron muchos paquetes, esperando que los puntos finales de la red retransmitieran la información. Sin embargo, las primeras implementaciones de TCP tenían un comportamiento de retransmisión deficiente. Cuando se produjo esta pérdida de paquetes, los puntos finales enviaron paquetes adicionales que repetían la información perdida, duplicando la velocidad de entrada.