Cuando los usuarios quieren enviar datos a través de Internet más rápido de lo que la red puede manejar, puede ocurrir una congestión. Un estudio del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) muestra que siempre habrá un escenario de red en el que al menos un remitente casi no recibe ancho de banda en comparación con otros remitentes, es decir, no se puede evitar un problema conocido como ‘hambre’.
Las computadoras y los dispositivos que transmiten datos a través de Internet dividen los datos en paquetes más pequeños y usan un algoritmo especial para decidir a qué velocidad se envían esos paquetes. Estos algoritmos de control de congestión buscan descubrir y utilizar completamente la capacidad de red disponible mientras la comparten de manera justa con otros usuarios que pueden estar compartiendo la misma red. Estos algoritmos intentan minimizar el retraso causado por los datos que esperan en las colas de la red.
Los investigadores del MIT no pudieron encontrar un algoritmo de control de congestión tradicional que pudiera evitar la inanición, pero puede haber algoritmos en una clase diferente que podrían prevenir este problema. Su análisis también sugiere que cambiar la forma en que funcionan estos algoritmos, de modo que permitan mayores variaciones en la demora, podría ayudar a prevenir la inanición en algunas situaciones de red.
Control de la congestión
El envío de paquetes demasiado lento hace un uso deficiente del ancho de banda disponible, pero enviarlos demasiado rápido puede sobrecargar la red y, al hacerlo, los paquetes comenzarán a perderse. Estos paquetes deben reenviarse, lo que genera demoras más prolongadas. Los retrasos también pueden ser causados por paquetes que esperan en las colas durante mucho tiempo.
Los algoritmos de control de congestión utilizan las pérdidas de paquetes y los retrasos como señales para inferir la congestión y decidir la velocidad de envío de los datos. Pero Internet es complicado y los paquetes pueden retrasarse y perderse por motivos no relacionados con la congestión de la red.
Incluso si un algoritmo de control de congestión mide el retraso a la perfección, no puede diferenciar entre el retraso causado por la congestión y el retraso causado por el jitter. El retraso causado por el jitter es impredecible y confunde al remitente. Debido a esta ambigüedad, los usuarios comienzan a estimar la demora de manera diferente, lo que hace que envíen paquetes a velocidades desiguales.
Pruebas de los algoritmos
Los investigadores alimentaron su modelo matemático a una computadora, le dieron una serie de algoritmos de control de congestión de uso común y le pidieron a la computadora que encontrara un algoritmo que pudiera evitar la inanición, usando su modelo.
En las pruebas se utilizaron todos los algoritmos que conocían los investigadores y algunos nuevos que crearon, dando como resultado que algunas personas obtenían todo el ancho de banda y al menos una persona no conseguía básicamente nada.
Con estos resultados, los investigadores definieron una clase de algoritmos que denominan algoritmos convergentes de retardo, con los que demostraron que siempre sufrirán hambre bajo su modelo de red. Todos los algoritmos de control de congestión existentes que controlan el retraso (que los investigadores conocen) son convergentes al retraso.
La conclusión a la que han llegado es que si bien todos los algoritmos que probaron fallaron, puede haber otros algoritmos que no son convergentes con el retraso y que podrían evitar la inanición. Esto sugiere que una forma de solucionar el problema podría ser diseñar algoritmos de control de congestión que varíen el rango de retraso más ampliamente, por lo que el rango es mayor que cualquier retraso que pueda ocurrir debido a la fluctuación en la red.