【正文】 ? 當 cwnd = ssthresh 時，既可使用慢開始算法，也可使用擁塞避免算法。 ? 擁塞避免算法的思路是讓擁塞窗口 cwnd 緩慢地增大，即每經(jīng)過一個往返時間 RTT 就把發(fā)送方的擁塞窗口 cwnd 加 1，而不是加倍，使擁塞窗口 cwnd 按線性規(guī)律緩慢增長。 當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時 ? 無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)就是沒有按時收到確認），就要把慢開始門限 ssthresh 設(shè)置為出現(xiàn)擁塞時的發(fā)送方窗口值的一半（但不能小于 2）。 ? 然后把擁塞窗口 cwnd 重新設(shè)置為 1，執(zhí)行慢開始算法。 ? 這樣做的目的就是要迅速減少主機發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù)，使得發(fā)生擁塞的路由器有足夠時間把隊列中積壓的分組處理完畢。 22 16 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 當 TCP 連接進行初始化時，將擁塞窗口置為 1。圖中的窗口單位不使用字節(jié)而使用 報文段 。 慢開始門限的初始值設(shè)置為 16 個報文段， 即 ssthresh = 16。 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 發(fā)送端的發(fā)送窗口不能超過擁塞窗口 cwnd 和接收端窗口 rwnd 中的最小值。我們假定接收端窗口足夠大，因此現(xiàn)在發(fā)送窗口的數(shù)值等于擁塞窗口的數(shù)值。 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 在執(zhí)行慢開始算法時，擁塞窗口 cwnd 的初始值為 1，發(fā)送第一個報文段 M0。 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 ssthresh 的初始值 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 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 發(fā)送端每收到一個確認 ，就把 cwnd 加 1。于是發(fā)送端可以接著發(fā)送 M1 和 M2 兩個報文段。 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 接收端共發(fā)回兩個確認。發(fā)送端每收到一個對新報文段的確認，就把發(fā)送端的 cwnd 加 1?，F(xiàn)在 cwnd 從 2 增大到 4，并可接著發(fā)送后面的 4 個報文段。 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 發(fā)送端每收到一個對新報文段的確認，就把發(fā)送端的擁塞窗口加 1，因此擁塞窗口 cwnd 隨著傳輸輪次按指數(shù)規(guī)律增長。 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 當擁塞窗口 cwnd 增長到慢開始門限值 ssthresh 時（即當 cwnd = 16 時），就改為執(zhí)行擁塞避免算法，擁塞窗口按線性規(guī)律增長。 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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” 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 假定擁塞窗口的數(shù)值增長到 24 時，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)超時，表明網(wǎng)絡(luò)擁塞了。 傳輸輪次 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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” 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 更新后的 ssthresh 值變?yōu)? 12（即發(fā)送窗口數(shù)值 24 的一半），擁塞窗口再重新設(shè)置為 1，并執(zhí)行慢開始算法。 傳輸輪次 22 16 “乘法減小” 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 0 4 8 12 20 24 擁塞窗口 cwnd 新的 ssthresh 值 網(wǎng)絡(luò)擁塞 指數(shù)規(guī)律增長 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” 慢開始和擁塞避免算法的實現(xiàn)舉例 當 cwnd = 12 時改為執(zhí)行擁塞避免算法，擁塞窗口按按線性規(guī)律增長，每經(jīng)過一個往返時延就增加一個 MSS 的大小。 傳輸輪次 乘法減小 (multiplicative decrease) ? “ 乘法減小 “ 是指不論在慢開始階段還是擁塞避免階段 ， 只要出現(xiàn)一次超時 （ 即出現(xiàn)一次網(wǎng)絡(luò)擁塞 ） ， 就把慢開始門限值 ssthresh 設(shè)置為當前的擁塞窗口值乘以 。 ? 當網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞時 ， ssthresh 值就下降得很快 ， 以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù) 。 加法增大 (additive increase) ? “ 加法增大 ” 是指執(zhí)行擁塞避免算法后 ，在收到對所有報文段的確認后 （ 即經(jīng)過一個往返時間 ） ， 就把擁塞窗口 cwnd增加一個 MSS 大小 ， 使擁塞窗口緩慢增大 ， 以防止網(wǎng)絡(luò)過早出現(xiàn)擁塞 。 必須強調(diào)指出 ? “ 擁塞避免 ” 并非指完全能夠避免了擁塞 。 利用以上的措施要完全避免網(wǎng)絡(luò)擁塞還是不可能的 。 ? “ 擁塞避免 ” 是說在擁塞避免階段把擁塞窗口控制為按線性規(guī)律增長 ，使網(wǎng)絡(luò)比較不容易出現(xiàn)擁塞 。 2. 快重傳和快恢復 ? 快重傳算法首先要求接收方每收到一個失序的報文段后就立即發(fā)出重復確認 。 這樣做可以讓發(fā)送方及早知道有報文段沒有到達接收方 。 ? 發(fā)送方只要一連收到三個重復確認就應當立即重傳對方尚未收到的報文段 。 ? 不難看出 ， 快重傳并非取消重傳計時器 ， 而是在某些情況下可更早地重傳丟失的報文段 。 快重傳舉例 發(fā)送方 接收方 發(fā)送 M1 確認 M1 t 確認 M2 發(fā)送 M2 發(fā)送 M3 發(fā)送 M4 ？ 發(fā)送 M5 發(fā)送 M6 重復確認 M2 重復確認 M2 重復確認 M2 t 發(fā)送 M7 收到三個連續(xù)的 對 M2 的重復確認 立即重傳 M3 丟失 快恢復算法 (1) 當發(fā)送端收到連續(xù)三個重復的確認時，就執(zhí)行“乘法減小”算法，把慢開始門限 ssthresh 減半。但接下去不執(zhí)行慢開始算法。 (2)由于發(fā)送方現(xiàn)在認為網(wǎng)絡(luò)很可能沒有發(fā)生擁塞，因此現(xiàn)在不執(zhí)行慢開始算法，即擁塞窗口 cwnd 現(xiàn)在不設(shè)置為 1，而是設(shè)置為慢開始門限 ssthresh 減半后的數(shù)值，然后開始執(zhí)行擁塞避免算法（“加法增大”），使擁塞窗口緩慢地線性增大。 24 從連續(xù)收到三個重復的確認 轉(zhuǎn)入擁塞避免 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 0 4 8 12 16 20 傳輸輪次 擁塞窗口 cwnd 收到 3 個重復的確認 執(zhí)行快重傳算法 慢開始 “乘法減小” 擁塞避免 “加法增大” TCP Reno 版本 TCP Tahoe 版本 (已廢棄不用） ssthresh 的初始值 擁塞避免 “加法增大” 新的 ssthresh 值 慢開始 快恢復 發(fā)送窗口的上限值 ? 發(fā)送方的發(fā)送窗口的上限值應當取為接收方窗口 rwnd 和擁塞窗口 cwnd 這兩個變量中較小的一個，即應按以下公式確定： 發(fā)送窗口的上限值 ? Min [rwnd, cwnd] (58) ? 當 rwnd cwnd 時，是接收方的接收能力限制發(fā)送窗口的最大值。 ? 當 cwnd rwnd 時，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞限制發(fā)送窗口的最大值。 隨機早期檢測 RED (Random Early Detection) ? 使路由器的隊列維持兩個參數(shù)，即隊列長度最小門限 THmin 和最大門限 THmax。 ? RED 對每一個到達的數(shù)據(jù)報都先計算平均隊列長度 LAV。 ? 若平均隊列長度小于最小門限 THmin，則將新到達的數(shù)據(jù)報放入隊列進行排隊。 ? 若平均隊列長度超過最大門限 THmax，則將新到達的數(shù)據(jù)報丟棄。 ? 若平均隊列長度在最小門限 THmin 和最大門限THmax 之間 ， 則按照某一概率 p 將新到達的數(shù)據(jù)報丟棄 。 RED 將路由器的到達隊列 劃分成為三個區(qū)域 從隊首 發(fā)送 最小門限 THmin 最大門限 THmin 分組 到達 平均隊列長度 Lav 排隊 丟棄 以概率 p 丟棄 丟棄概率 p 與 THmin 和 Thmax 的關(guān)系 最小門限 THmin 最大門限 THmax 平均隊列長度 Lav 分組丟棄概率 p 0 pmax ? 當 LAV ? Thmin 時，丟棄概率 p = 0。 ? 當 LAV ?Thmax 時，丟棄概率 p = 1。 ? 當 THmin ? LAV ? THmax時， 0 ? p ? 1 。 例如，按線性規(guī)律變化，從 0 變到 pmax。 瞬時隊列長度和 平均隊列長度的區(qū)別 隊列長度 時間 瞬時隊列長度 平均隊列長度 59 TCP 的運輸連接管理 1. 運輸連接的三個階段 ? 運輸連接就有三個階段，即： 連接建立 、數(shù)據(jù)傳送 和 連接釋放 。運輸連接的管理就是使運輸連接的建立和釋放都能正常地進行。 ? 連接建立過程中要解決以下三個問題： ? 要使每一方能夠確知對方的存在。 ? 要允許雙方協(xié)商一些參數(shù)（如最大報文段長度，最大窗口大小，服務(wù)質(zhì)量等）。 ? 能夠?qū)\輸實體資源（如緩存大小，連接表中的項目等）進行分配。 客戶服務(wù)器方式 ? TCP 連接的建立都是采用客戶服務(wù)器方式。 ? 主動發(fā)起連接建立的應用進程叫做 客戶(client)。 ? 被動等待連接建立的應用進程叫做 服務(wù)