第5章傳輸層3

1、15.5 TCP5.5 TCP的擁塞控制的擁塞控制5.5.1 擁塞現(xiàn)象及產(chǎn)生原因擁塞現(xiàn)象及產(chǎn)生原因1. 擁塞現(xiàn)象擁塞現(xiàn)象擁塞現(xiàn)象是指注入到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量過(guò)多，擁塞現(xiàn)象是指注入到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量過(guò)多，使得網(wǎng)絡(luò)來(lái)不及處理，以致引起部分乃至整使得網(wǎng)絡(luò)來(lái)不及處理，以致引起部分乃至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能下降的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能下降的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)陷入停頓。網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)陷入停頓。流量控制：流量控制：局部性局部性擁塞控制：擁塞控制：全局性全局性22. 擁塞現(xiàn)象產(chǎn)生的原因擁塞現(xiàn)象產(chǎn)生的原因（1）存儲(chǔ)空間不足）存儲(chǔ)空間不足（2）帶寬容量不足）帶寬容量不足（3）處理器處理能力弱、速度慢）處理

2、器處理能力弱、速度慢3 5.5.2 TCPTCP擁塞控制算法擁塞控制算法為了防止網(wǎng)絡(luò)的擁塞現(xiàn)象，為了防止網(wǎng)絡(luò)的擁塞現(xiàn)象，TCP提出了一系提出了一系列的擁塞控制機(jī)制。列的擁塞控制機(jī)制。1999年公布的因特網(wǎng)建議標(biāo)準(zhǔn)定義了進(jìn)行擁年公布的因特網(wǎng)建議標(biāo)準(zhǔn)定義了進(jìn)行擁塞控制的四種塞控制的四種 算法：算法：慢啟動(dòng)慢啟動(dòng)、擁塞避免擁塞避免、快、快重傳和快恢復(fù)。重傳和快恢復(fù)。由于需要考慮擁塞控制和流量控制兩個(gè)方面由于需要考慮擁塞控制和流量控制兩個(gè)方面的內(nèi)容，因此的內(nèi)容，因此TCP真正的發(fā)送窗口應(yīng)等于真正的發(fā)送窗口應(yīng)等于min(rwnd，cwnd)。有時(shí)認(rèn)為有時(shí)認(rèn)為cwnd增加增加1也就是相當(dāng)于字節(jié)數(shù)增也就是相

3、當(dāng)于字節(jié)數(shù)增加加1個(gè)個(gè)MSS大小大小41慢啟動(dòng)慢啟動(dòng)在剛建立的在剛建立的TCP連接上，或在超時(shí)后重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)連接上，或在超時(shí)后重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，傳輸?shù)臅r(shí)候，以以1個(gè)個(gè)MSS作為擁塞窗口的初始值作為擁塞窗口的初始值，每當(dāng)收到一個(gè)確認(rèn)之后，將擁塞窗口每當(dāng)收到一個(gè)確認(rèn)之后，將擁塞窗口增加增加1個(gè)個(gè)MSS，直至發(fā)生超時(shí)。直至發(fā)生超時(shí)?？梢赃M(jìn)行一下計(jì)算，在剛開(kāi)始時(shí)，可以進(jìn)行一下計(jì)算，在剛開(kāi)始時(shí)，cwnd = 1，經(jīng)，經(jīng)過(guò)過(guò)1個(gè)個(gè)RTT后，后，cwnd = 2*1 = 2，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò)2個(gè)個(gè)RTT后，后， cwnd = 2*2= 4，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò)3個(gè)個(gè)RTT后，后，cwnd = 4*2 = 852擁塞避

4、免擁塞避免 TCP使用了一個(gè)叫慢啟動(dòng)門限使用了一個(gè)叫慢啟動(dòng)門限ssthresh(即當(dāng)即當(dāng)cwnd=16時(shí)時(shí))的變量，當(dāng)?shù)淖兞?，?dāng)cwnd超過(guò)該值后，超過(guò)該值后，慢慢啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，進(jìn)入，進(jìn)入擁塞避免擁塞避免階段。階段。此時(shí)當(dāng)窗口中所有的報(bào)文段都被確認(rèn)時(shí)，此時(shí)當(dāng)窗口中所有的報(bào)文段都被確認(rèn)時(shí)，cwnd的大小加的大小加1，cwnd的值就隨著的值就隨著RTT開(kāi)始線性增開(kāi)始線性增加，這樣就可以避免增長(zhǎng)過(guò)快導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，慢加，這樣就可以避免增長(zhǎng)過(guò)快導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，慢慢地增加調(diào)整到網(wǎng)絡(luò)的最佳值。慢地增加調(diào)整到網(wǎng)絡(luò)的最佳值。6當(dāng)發(fā)當(dāng)發(fā)生生擁塞時(shí)擁塞時(shí)（出現(xiàn)超時(shí)）（出現(xiàn)超時(shí)）(1) 把把ssthresh

5、降低為降低為cwnd值的一半；值的一半；(2) 把把cwnd重新設(shè)置為重新設(shè)置為1；(3) 重新進(jìn)入慢啟動(dòng)過(guò)程。重新進(jìn)入慢啟動(dòng)過(guò)程。慢啟動(dòng)和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)慢啟動(dòng)和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)7思考題思考題（ 09-39 ）一個(gè)一個(gè)TCP連接總是以連接總是以1KB的最大段發(fā)送的最大段發(fā)送TCP段，段，發(fā)送方有足夠多的數(shù)據(jù)要發(fā)送。當(dāng)擁塞窗口為發(fā)送方有足夠多的數(shù)據(jù)要發(fā)送。當(dāng)擁塞窗口為16KB時(shí)發(fā)生了超時(shí)，如果接下來(lái)的時(shí)發(fā)生了超時(shí)，如果接下來(lái)的4個(gè)個(gè)RTT(往返時(shí)間往返時(shí)間)時(shí)間內(nèi)的時(shí)間內(nèi)的TCP段的傳輸都是成功的段的傳輸都是成功的，那么當(dāng)?shù)冢敲串?dāng)?shù)?個(gè)個(gè)RTT時(shí)間內(nèi)發(fā)送的所有時(shí)間內(nèi)發(fā)送的所有TCP段段都

6、得到肯定應(yīng)答時(shí)，擁塞窗口大小是都得到肯定應(yīng)答時(shí)，擁塞窗口大小是（ ） A.7KB B.8KB C.9KB D.16KB8C主機(jī)甲和乙已建立了主機(jī)甲和乙已建立了TCP連接，甲始終以連接，甲始終以MSS=1KB大小的段發(fā)送數(shù)據(jù)，并一直有數(shù)大小的段發(fā)送數(shù)據(jù)，并一直有數(shù)據(jù)發(fā)送；乙每收到一個(gè)數(shù)據(jù)段都會(huì)發(fā)出一個(gè)據(jù)發(fā)送；乙每收到一個(gè)數(shù)據(jù)段都會(huì)發(fā)出一個(gè)接收窗口為接收窗口為10KB的確認(rèn)段。若甲在的確認(rèn)段。若甲在t時(shí)刻發(fā)時(shí)刻發(fā)生超時(shí)時(shí)擁塞窗口為生超時(shí)時(shí)擁塞窗口為8KB，則從，則從t時(shí)刻起，時(shí)刻起，不再發(fā)生超時(shí)的情況下，經(jīng)過(guò)不再發(fā)生超時(shí)的情況下，經(jīng)過(guò)10個(gè)個(gè)RTT后，后，甲的發(fā)送窗口是甲的發(fā)送窗口是（ ）A10K

7、B B. 12KB C. 14KB D. 15KB9v思考題思考題（ 14-38 ）A10 5.6 TCP連接連接5.6.1 TCP連接的建立連接的建立建立連接時(shí)，為了防止源或目的站發(fā)出的用建立連接時(shí)，為了防止源或目的站發(fā)出的用于建立連接的于建立連接的TCP報(bào)文段丟失，采用了報(bào)文段丟失，采用了三次三次握手協(xié)議握手協(xié)議。 主機(jī)主機(jī)A向主機(jī)向主機(jī)B請(qǐng)求建立連接的握手過(guò)程：請(qǐng)求建立連接的握手過(guò)程：AB：建立連接：建立連接請(qǐng)求請(qǐng)求BA：建立連接：建立連接確認(rèn)確認(rèn)AB：建立連接：建立連接確認(rèn)確認(rèn)11TCP三次握手建立連接的過(guò)程三次握手建立連接的過(guò)程125.6.2 TCP連接的關(guān)閉連接的關(guān)閉TCP TCP

8、 連接的拆除或關(guān)閉連接的拆除或關(guān)閉，要進(jìn)行，要進(jìn)行四次握手（或四次握手（或稱四次揮手）。稱四次揮手）。TCP TCP 雙向數(shù)據(jù)傳輸，分為雙向數(shù)據(jù)傳輸，分為單向連接的拆除單向連接的拆除一個(gè)方向關(guān)閉是半關(guān)閉，雙向關(guān)閉為全關(guān)閉一個(gè)方向關(guān)閉是半關(guān)閉，雙向關(guān)閉為全關(guān)閉關(guān)閉一個(gè)方向需要關(guān)閉一個(gè)方向需要2 2次揮手，二個(gè)方向次揮手，二個(gè)方向4 4次揮手次揮手13TCPTCP連接的釋放連接的釋放14主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送一個(gè)主機(jī)甲向主機(jī)乙發(fā)送一個(gè)（SYN=1，seq=11220）的）的TCP段，期望與主段，期望與主機(jī)乙建立機(jī)乙建立TCP連接，若主機(jī)乙接收該連接請(qǐng)求，連接，若主機(jī)乙接收該連接請(qǐng)求，則主機(jī)乙向主機(jī)甲發(fā)

9、送的正確的則主機(jī)乙向主機(jī)甲發(fā)送的正確的TCP段可能是段可能是（ ）A.（SYN=0，ACK=0，seq=11221，ack=11221）B.（SYN=1，ACK=1，seq=11220，ack=11220）C.（SYN=1，ACK=1，seq=11221，ack=11221）D.（SYN=0，ACK=0，seq=11220，ack=11220）思考題思考題（ 11-39 ）C15主機(jī)主機(jī)H通過(guò)快速以太網(wǎng)連接通過(guò)快速以太網(wǎng)連接Internet，IP地址為地址為192.168.0.8，服務(wù)器，服務(wù)器S的的IP地址為地址為211.68.71.80。H與與S使用使用TCP通信時(shí)，在通信時(shí)，在H上捕獲的

10、其中上捕獲的其中5個(gè)個(gè)IP分組如下表分組如下表a所示。所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。（1）表）表a中的中的IP分組中，哪幾個(gè)是由分組中，哪幾個(gè)是由H發(fā)送的？發(fā)送的？哪幾個(gè)完成了哪幾個(gè)完成了TCP連接建立過(guò)程？哪幾個(gè)在通連接建立過(guò)程？哪幾個(gè)在通過(guò)快速以太網(wǎng)傳輸時(shí)進(jìn)行了填充？過(guò)快速以太網(wǎng)傳輸時(shí)進(jìn)行了填充？（2）根據(jù)表）根據(jù)表a中的中的IP分組，分析分組，分析S已經(jīng)收到的已經(jīng)收到的應(yīng)用層數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是多少？應(yīng)用層數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是多少？（3）若表）若表a中的某個(gè)中的某個(gè)IP分組分組，在在S剛剛發(fā)出發(fā)出時(shí)的時(shí)的前前40字節(jié)如表字節(jié)如表b所示，則該所示，則該IP分組到達(dá)分組到達(dá)H時(shí)經(jīng)時(shí)經(jīng)過(guò)了多少個(gè)路由器

11、？過(guò)了多少個(gè)路由器？綜合題綜合題（ 12-47 ）編號(hào)編號(hào)IP 分組的前分組的前 40 字節(jié)內(nèi)容（十六進(jìn)制）字節(jié)內(nèi)容（十六進(jìn)制）145 00 00 30 01 9b 40 00 80 06 1d e8 c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c5 00 00 00 00 70 02 43 80 5d b0 00 00243 00 00 30 00 00 40 00 31 06 6e 83 d3 44 47 50 c0 a8 00 0813 88 0b d9 e0 59 9f ef 84 6b 41 c6 70 12 16 d0 37 e1 00

12、00345 00 00 28 01 9c 40 00 80 06 1d ef c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c6 e0 59 9f f0 50 f0 43 80 2b 32 00 00445 00 00 38 01 9d 40 00 80 06 1d de c0 a8 00 08 d3 44 47 500b d9 13 88 84 6b 41 c6 e0 59 9f f0 50 18 43 80 e6 55 00 00545 00 00 28 68 11 40 00 31 06 06 7a d3 44 47 50 c0 a8 00 08

13、13 88 0b d9 e0 59 9f f0 84 6b 41 d6 50 10 16 d0 57 d2 00 0045 00 00 28 68 11 40 00 40 06 ec ad d3 44 47 50 ca 76 01 0613 88 a1 08 e0 59 9f f0 84 6b 41 d6 50 10 16 d0 b7 d6 00 00【解答】【解答】(1) H的的IP地址為地址為192.168.0.8，轉(zhuǎn)換成十六，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制表示為進(jìn)制表示為C0 A8 00 08，又由，又由IP首部格式知首部格式知，源，源IP地址位于首部中的第地址位于首部中的第1316字節(jié)，由字節(jié)，由此可以判定此可以判定H發(fā)送的報(bào)文是表發(fā)送的報(bào)文是表a中的中的1、3、4號(hào)號(hào)分組。分組。完成完成TCP連接的建立過(guò)程的為連接的建立過(guò)程的為1、2、3號(hào)分組號(hào)分組題中題中3、5號(hào)分組長(zhǎng)度號(hào)分組長(zhǎng)度40（28H）字節(jié)，需要）字節(jié)，需要填充。填充?！窘獯稹俊窘獯稹?2)S收到的應(yīng)用層數(shù)據(jù)