说明白计算机网络之TCP的流量控制与拥塞控制之慢开始算法与拥塞避免算法

TCP的流量控制

利用滑动窗口实现流量控制

设A向B发送数据,连接建立时候,B告诉A自身的接收窗口大小,A的发送窗口大小不能超过接收方B的窗口大小

流量控制:发送方发送速率不要太快,要让接收方来得及接收。窗口大小的单位是字节。

窗口大小每次可以根据需求发送调整消息。

如果A向B发送了零窗口通知,而之后向B发送窗口100大小的通知,但消息丢失了,B一直没有收到,B如果一直等待下去就是死锁现象;

因此TCP为每个链接设置了计时器,当一方收到零窗口消息,启动计时器,然后计时器时间到期还没有收到更改窗口大小通知,那么就发送零窗口探测报文段(TCP规定在零窗口情况下也要接收零窗口探测字段,紧急报文段和确认报文段),对方收到后发送现在的窗口值,如果依然是零,那么重新设置计时器。

TCP发送时机的控制机制:

TCP维持一个变量,等于报文最大长度MSS,一旦接收到的数据达到MSS字节,就发送一个TCP报文段出去。

第二种机制是由发送方的应用进程指明要求发送报文段,即推送操作。

第三种机制是发送方一个计时器期限到了,将当前已有的缓存数据放入报文段。

使用Nagle算法:

发送应用进程要把发送的数据逐个发送给发送缓存,然后发送数据的第一个字节,然后把后续到达的字节存储到缓存起来,当收到对第一个字节的确认时候,发送缓存中所有数据组装成一个报文段发出,同时对后续到达缓存的报文段缓存,以后只有收到前一个报文段确认后,再发送后一个报文段。

糊涂窗口综合症:

TCP接收方的缓存已经满了,应用进程每次取用一个字节,接着发送方又传来一个字节,然后接收方发送确认,通知窗口依然为一个字节,这样效率很低。

要解决,可以让接收方等待一段时间,使接收缓存可以容纳一个最长报文段或者有一半空闲空间,这样就可以通知新的窗口大小。

拥塞;对资源的需求大于可用资源;

流量控制:点到店的通信量的控制。

拥塞控制;防止将过多数据注入网络,使网络过载。

TCP拥塞的控制方法

算法有4种,慢开始,拥塞避免,快重传和快恢复。

假设数据单方向传输,接收方有足够大的缓存空间,即发送窗口大小由网络拥塞程度决定。

(1)慢开始和拥塞避免:

发送方维持一个叫做拥塞窗cwnd(congestion window)的变量,拥塞窗口大小取决于网络拥塞程度.发送方控制自己的发送窗口与拥塞窗口相等。假设接收方接收窗口足够大,那么只考虑拥塞窗口,发送方控制拥塞窗口大小的原则是只要没有发生拥塞,就扩大拥塞窗口,以便发送更多数据。

慢开始算法:

当建立连接后,从小到大,逐步扩大数据量,即逐步增大拥塞窗口大小。

SMSS(sender maximum segment size)为发送方最大报文段。

RFC 6681规定先将初始拥塞窗口cwnd设置为不超过2到4个SMSS的数值,具体规定如下:

(1)SMSS>2190个字节:设置初始拥塞窗口为2*SMSS字节。

(2)若1095字节(30SMSS

拥塞窗口还可以不断增加,收到一个新的报文段确认后,拥塞窗口最多增加一个SMSS数值。

拥塞窗口cwnd每次的增加量=min(N,SMSS)

N是刚刚确认的报文段字节数。

下面设置拥塞窗口单位为报文段,为了方便描述。

开始时候,发送方设置cwnd为1,发送第一个报文段,接下来每收到对一个报文段的确认,拥塞窗口就加一。

接收到对一个报文段的确认,然后拥塞窗口大小为2,然后发送方可以连续发送两个报文段,接收冯收到后,发回两个确认,然后拥塞窗口大小设置为4。

可见,从1到2到4...,可见拥塞窗口大小在慢开始阶段是指数型增长的。

慢开始的慢是指TCP刚开始发送时候,只发送一个报文段你,为了试探网络的拥塞情况,然逐步增大拥塞窗口。

为了防止cwnd过大造成网络拥塞,设置慢开始门限ssthresh;

cwnd

cwnd>ssthresh:使用拥塞避免算法

cwnd=ssthresh:既可以使用慢开始算法又可以使用拥塞避免算法。

拥塞避免算法是为了使拥塞窗口缓慢增大,即每经过一个往返时间RTT,发送方拥塞窗口加1个报文段,这样拥塞窗口大小便相对增加缓慢。

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