計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件：4_7_6 TCP協(xié)議的流量控制與擁塞控制

1、第七章 傳輸層第六節(jié) TCP協(xié)議的流量控制與擁塞控制通知窗口（advertised window）是接收端根據(jù)接收能力確定的窗口值，又稱接收窗口；在數(shù)據(jù)交互的過(guò)程中，接收端可以根據(jù)自己的資源情況，隨時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整對(duì)方的發(fā)送窗口大小。流量控制（flow control）：目的是發(fā)送方控制發(fā)送速率，使之不超過(guò)接收方的接收速率，防止報(bào)文丟失。一、TCP窗口與流量控制利用滑動(dòng)窗口協(xié)議實(shí)現(xiàn)有2400字節(jié)空閑緩沖區(qū)非零窗口通告零窗口通告不再發(fā)送額外確認(rèn)非零窗口通告堅(jiān)持定時(shí)器如果額外確認(rèn)（非零窗口通告）丟失，發(fā)送方將永遠(yuǎn)地等待對(duì)方，出現(xiàn)死鎖；為防止死鎖，TCP為每個(gè)連接使用一個(gè)堅(jiān)持定時(shí)器；發(fā)送方收到零窗口確認(rèn)時(shí)

2、，啟動(dòng)堅(jiān)持定時(shí)器；當(dāng)堅(jiān)持定時(shí)器到期，發(fā)送方發(fā)送一個(gè)特殊的探測(cè)報(bào)文，提醒接收端：確認(rèn)已丟失，必須重傳；堅(jiān)持定時(shí)器的值設(shè)置為重傳時(shí)間值，如果仍無(wú)應(yīng)答則再次發(fā)送，并將此值加倍，直到門限值60秒。二、TCP窗口與擁塞控制擁塞控制用于防止由于過(guò)多的報(bào)文進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)而造成路由器與鏈路過(guò)載情況的發(fā)生；流量控制的重點(diǎn)是放在點(diǎn)-點(diǎn)鏈路的通信量的局部控制上；擁塞控制的重點(diǎn)是放在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)文量的全局控制上。網(wǎng)絡(luò)擁塞的基本概念網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞的條件寫為： 對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求網(wǎng)絡(luò)可用資源造成網(wǎng)絡(luò)擁塞的原因十分復(fù)雜，涉及到鏈路帶寬、路由器處理分組的能力，以及路由選擇算法、流量控制算法等。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)整體來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的增加會(huì)使網(wǎng)絡(luò)通信

3、負(fù)載過(guò)重，引起報(bào)文傳輸延時(shí)增大或丟棄。擁塞控制的作用飽和狀態(tài)死鎖線性增長(zhǎng)擁塞控制算法通過(guò)限制進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文或丟棄部分報(bào)文避免吞吐量下降和死鎖。負(fù)載吞吐量理想的擁塞控制無(wú)擁塞控制實(shí)際的擁塞控制輕度擁塞擁塞擁塞窗口的概念擁塞窗口 (congestion window) 是發(fā)送方根據(jù)網(wǎng)絡(luò)擁塞情況確定的窗口值。發(fā)送方在確定發(fā)送窗口時(shí)，應(yīng)該取“通知窗口”和“擁塞窗口 ”中的較小值。未發(fā)生擁塞時(shí)， “通知窗口”=“擁塞窗口 ”擁塞控制方法慢開始和擁塞避免發(fā)送方維持一個(gè)擁塞窗口 cwnd 狀態(tài)變量，大小取決于網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度，并且動(dòng)態(tài)變化。發(fā)送方控制擁塞窗口的原則：沒(méi)有擁塞，窗口增大；出現(xiàn)擁塞，窗口減小。 如

4、何發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞？路由器是否丟棄分組?。ňW(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)姆纸M總量較大，超過(guò)路由器的接收能力。）擁塞窗口初始值 cwnd=1，即一個(gè)最大報(bào)文段 MSS 。開始后，窗口值按二進(jìn)制指數(shù)方式增長(zhǎng)。慢開始算法的原理 慢開始：一種試探著逐步增大的方法，比突然將很多報(bào)文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上要“慢”發(fā)送方接收方發(fā)送 M1 確認(rèn) M1發(fā)送 M2M3 確認(rèn) M2M3 發(fā)送 M4M7 確認(rèn) M4M7 cwnd = 1 cwnd = 2 cwnd = 4 發(fā)送 M8M15cwnd = 8 tt輪次 1輪次 2輪次 3發(fā)送方每收到一個(gè)對(duì)新報(bào)文段的確認(rèn)（重傳的不算在內(nèi)）就使 cwnd 加 1。設(shè)置慢開始門限狀態(tài)變量 ssthres

5、h為避免擁塞窗口增長(zhǎng)過(guò)快引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，需要定義一個(gè)新的參數(shù)：慢開始門限值（閾值）；當(dāng)窗口大小達(dá)到門限后，使用 擁塞避免算法；思路是讓擁塞窗口 cwnd 緩慢地增大，即每經(jīng)過(guò)一個(gè)往返時(shí)間就把窗口值加 1，而不是加倍，使擁塞窗口 cwnd 按線性規(guī)律緩慢增長(zhǎng)。擁塞窗口與ssthresh的關(guān)系當(dāng) cwnd ssthresh 時(shí)，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。當(dāng) cwnd = ssthresh 時(shí)，既可使用慢開始算法，也可使用擁塞避免算法。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)無(wú)論在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要發(fā)送方判斷網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞（其根據(jù)就是沒(méi)有按時(shí)收到確認(rèn)），就要把慢開始門限 ssthresh 設(shè)置為出現(xiàn)

6、擁塞時(shí)的發(fā)送方窗口值的一半（但不能小于2）。擁塞窗口 cwnd 重新設(shè)置為 1，執(zhí)行慢開始算法。慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 當(dāng) TCP 連接進(jìn)行初始化時(shí)，將擁塞窗口置為 1。2216慢開始門限的初始值設(shè)置為 16 個(gè)報(bào)文段，即 ssthresh = 16。“乘法減小”24681012141618200048122024擁塞窗口 cwndssthresh的新值網(wǎng)絡(luò)擁塞指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)ssthresh 的初始值慢開始慢開始慢開始擁塞避免“加法增大”擁塞避免“加法增大”傳輸輪次快重傳與快恢復(fù)快重傳：接收方及時(shí)向發(fā)送方連續(xù)3次發(fā)出“重復(fù)確認(rèn)”，要求發(fā)送方盡早重傳未被確認(rèn)的報(bào)文。連續(xù)收到3個(gè)重復(fù)確認(rèn)的擁

7、塞控制過(guò)程快恢復(fù)：每次收到“重復(fù)確認(rèn)”時(shí)，擁塞窗口設(shè)為原來(lái)的1/2，執(zhí)行擁塞避免算法，窗口按線性方式增長(zhǎng)。發(fā)送窗口的概念接收端根據(jù)自己的接收能力給出一個(gè)合適的接收窗口（rwnd），寫入TCP報(bào)頭，通知發(fā)送端。又稱為通知窗口（advertised windows）；從流量控制的角度，發(fā)送窗口一定不能超過(guò)接收窗口，其上限值應(yīng)該等于接收窗口與擁塞窗口中最小的一個(gè)，以限制發(fā)送端的報(bào)文發(fā)送速率。Min（rwnd，cwnd）習(xí)題20、以下關(guān)于的堅(jiān)持計(jì)時(shí)器描述中，錯(cuò)誤的是（ ）設(shè)置堅(jiān)持計(jì)時(shí)器的目的是控制報(bào)文確認(rèn)與等待重傳的時(shí)間當(dāng)發(fā)送端的TCP收到一個(gè)零窗口通知時(shí)，就啟動(dòng)堅(jiān)持計(jì)時(shí)器當(dāng)堅(jiān)持計(jì)時(shí)器時(shí)間到，發(fā)送端的TCP就發(fā)送一個(gè)零窗口探測(cè)報(bào)文堅(jiān)持計(jì)時(shí)器的值設(shè)置為最大60秒A計(jì)算與問(wèn)答8、假設(shè)TCP擁塞控制的AIMD算法中，慢開始ssthresh1的閾值設(shè)置為8，當(dāng)擁塞窗口上升到12時(shí)，發(fā)送