【正文】 塞。 ? 閉環(huán)控制是基于反饋環(huán)路的概念。屬于閉環(huán)控制的有以下幾種措施： ? 監(jiān)測網絡系統(tǒng)以便檢測到擁塞在何時、何處發(fā)生。 ? 將擁塞發(fā)生的信息傳送到可采取行動的地方。 ? 調整網絡系統(tǒng)的運行以解決出現的問題。 課件制作人：謝希仁 幾種擁塞控制方法 1. 慢開始和擁塞避免 ? 發(fā)送方維持一個叫做 擁塞窗口 cwnd (congestion window)的狀態(tài)變量。擁塞窗口的大小取決于網絡的擁塞程度，并且動態(tài)地在變化。發(fā)送方讓自己的發(fā)送窗口等于擁塞窗口。如再考慮到接收方的接收能力，則發(fā)送窗口還可能小于擁塞窗口。 ? 發(fā)送方控制擁塞窗口的原則是：只要網絡沒有出現擁塞，擁塞窗口就再增大一些，以便把更多的分組發(fā)送出去。但只要網絡出現擁塞，擁塞窗口就減小一些，以減少注入到網絡中的分組數。 課件制作人：謝希仁 慢開始算法的原理 ? 在主機剛剛開始發(fā)送報文段時可先設置擁塞窗口 cwnd = 1， 即設置為一個最大報文段 MSS 的數值 。 ? 在每收到一個對新的報文段的確認后 ， 將擁塞窗口加 1， 即增加一個 MSS 的數值 。 ? 用這樣的方法逐步增大發(fā)送端的擁塞窗口 cwnd， 可以使分組注入到網絡的速率更加合理 。 課件制作人：謝希仁 發(fā)送方 接收方 發(fā)送 M1 確認 M1 發(fā)送 M2~M3 確認 M2~M3 發(fā)送 M4~M7 確認 M4~M7 cwnd = 1 cwnd = 2 cwnd = 4 發(fā)送 M8~M15 cwnd = 8 … t t 發(fā)送方每收到一個對新報文段的確認 （重傳的不算在內）就使 cwnd 加 1。 輪次 1 輪次 2 輪次 3 課件制作人：謝希仁 傳輸輪次 (transmission round) ? 使用慢開始算法后，每經過一個 傳輸輪次 ，擁塞窗口 cwnd 就加倍。 ? 一個傳輸輪次所經歷的時間其實就是往返時間 RTT。 ? “ 傳輸輪次 ”更加強調：把擁塞窗口 cwnd 所允許發(fā)送的報文段都連續(xù)發(fā)送出去，并收到了對已發(fā)送的最后一個字節(jié)的確認。 ? 例如，擁塞窗口 cwnd = 4，這時的往返時間 RTT 就是發(fā)送方連續(xù)發(fā)送 4 個報文段，并收到這 4 個報文段的確認，總共經歷的時間。 課件制作人：謝希仁 設置慢開始門限狀態(tài)變量ssthresh ? 慢開始門限 ssthresh 的用法如下： ? 當 cwnd ssthresh 時，使用慢開始算法。 ? 當 cwnd ssthresh 時，停止使用慢開始算法而改用擁塞避免算法。 ? 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。 課件制作人：謝希仁 當網絡出現擁塞時 ? 無論在慢開始階段還是在擁塞避免階段，只要發(fā)送方判斷網絡出現擁塞（其根據就是沒有按時收到確認），就要把慢開始門限 ssthresh 設置為出現擁塞時的發(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)送到網絡中的分組數，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。 課件制作人：謝希仁 22 16 慢開始和擁塞避免算法的實現舉例 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 網絡擁塞 指數規(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 課件制作人：謝希仁 慢開始和擁塞避免算法的實現舉例 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，因此現在發(fā)送窗口的數值等于擁塞窗口的數值。 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 網絡擁塞 指數規(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 課件制作人：謝希仁 慢開始和擁塞避免算法的實現舉例 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 網絡擁塞 指數規(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 課件制作人：謝希仁 慢開始和擁塞避免算法的實現舉例 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 網絡擁塞 指數規(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 課件制作人：謝希仁 慢開始和擁塞避免算法的實現舉例 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 網絡擁塞 指數規(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 課件制作人：謝希仁 慢開始和擁塞避免算法的實現舉例 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 網絡擁塞 指數規(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 課件制作人：謝希仁 慢開始和擁塞避免算法的實現舉例 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 網絡擁塞 指數規(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 課件制作人：謝希仁 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 網絡擁塞 指數規(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舉例 假定擁塞窗口的數值增長到 24 時，網絡出現超時，表明網絡擁塞了。 傳輸輪次 課件制作人：謝希仁 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 網絡擁塞 指數規(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舉例 更新后的 ssthresh 值變?yōu)? 12（即發(fā)送窗口數值 24 的一半），擁塞窗口再重新設置為 1，并執(zhí)行慢開始算法。 傳輸輪次 課件制作人：謝希仁 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 網絡擁塞 指數規(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，每經過一個往返時延就增加一個 MSS 的大小。 傳輸輪次 課件制作人：謝希仁 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 ， 只要出現一次超時 （ 即出現一次網絡擁塞 ） ， 就把慢開始門限值 ssthresh 設置為當前的擁塞窗口值乘以 。 ? 當網絡頻繁出現擁塞時 ， ssthresh 值就下降得很快 ， 以大大減少注入到網絡中的分組數 。 課件制作人：謝希仁 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 ， 以防止網絡過早出現擁塞 。 課件制作人：謝希仁 必須強調指出 ? “ 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絡擁塞還是不可能的 。 ? “ 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 ，使網絡比較不容易出現擁塞 。 課件制作人：謝希仁 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 。 課件制作人：謝希仁 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 課件制作人：謝希仁 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)送方現在認為網絡很可能沒有發(fā)生擁塞，因此現在不執(zhí)行慢開始算法，即擁塞窗口 cwnd 現在不設置為 1，而是設置為慢開始門限 ssthresh 減半后的數值，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。 課件制作人：謝希仁 24 從連續(xù)收到三個重復的確認 轉入擁塞避免 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 0 4 8