【正文】 免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 當(dāng)擁塞窗口 cwnd 增長(zhǎng)到慢開始門限值 ssthresh 時(shí)（即當(dāng) cwnd = 16 時(shí)），就改為執(zhí)行擁塞避免算法，擁塞窗口按線性規(guī)律增長(zhǎng)。 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(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 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(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” 慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 假定 擁塞窗口的數(shù)值增長(zhǎng)到 24 時(shí)，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)超時(shí)，表明出現(xiàn)擁塞。 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(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” 慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 更新 ssthresh = 12（即發(fā)送窗口數(shù)值 24 的一半），cwnd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(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” 慢開始和擁塞避免算法的實(shí)現(xiàn)舉例 cwnd = 12 時(shí)改為執(zhí)行擁塞避免， cwnd線性增長(zhǎng)。 傳輸輪次 乘法減小 ? “ 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(shí) （ 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(dāng)前的擁塞窗口值乘以 。 ? 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)頻繁擁塞時(shí) ， ssthresh下降很快 ， 以大大減少注入到網(wǎng)絡(luò)中的分組數(shù) 。 加法增大 ? “ 加法增大 ” 是指執(zhí)行擁塞避免算法后 ， 在收到對(duì)所有報(bào)文段的確認(rèn)后 （ 即經(jīng)過(guò)一個(gè)傳輸輪次 ） ，就把 cwnd增加一個(gè) MSS 大小 ， 使其緩慢增大 ，防止過(guò)早出現(xiàn)擁塞 。 2. 快 重傳和 快 恢復(fù) ? 快重傳算法首先要求接收方每收到一個(gè)失序的報(bào)文段后就 立即 發(fā)出重復(fù)確認(rèn) ， 讓發(fā)送方 盡早知道有報(bào)文段沒(méi)有到達(dá) 。 ? 發(fā)送方只要一連收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn)就應(yīng)當(dāng)立即重傳對(duì)方尚未收到的報(bào)文段 。 ? 搶在超時(shí)計(jì)時(shí)器時(shí)限到來(lái)前快速重傳 ， 避免“ GoBackn” 以及 cwnd被置 1（ 減少很多 ） 。 快重傳舉例 發(fā)送方 接收方 發(fā)送 M1 確認(rèn) M1 t 確認(rèn) M2 發(fā)送 M2 發(fā)送 M3 發(fā)送 M4 ？ 發(fā)送 M5 發(fā)送 M6 重復(fù)確認(rèn) M2 重復(fù)確認(rèn) M2 重復(fù)確認(rèn) M2 t 發(fā)送 M7 收到三個(gè)連續(xù)的 對(duì) M2 的重復(fù)確認(rèn) 立即重傳 M3 丟失 并非選擇時(shí)機(jī)推遲確認(rèn)而是馬上確認(rèn) 快恢復(fù)算法 (1) 發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)確認(rèn)時(shí)，執(zhí)行“乘法減小”， ssthresh 減半。 (2) 發(fā)送方 不執(zhí)行慢開始 ， cwnd 不置 1，而 置為ssthresh 減半后的數(shù)值 ，然后執(zhí)行擁塞避免算法（“加法增大”）， cwnd緩慢地線性增大。 24 從連續(xù)收到三個(gè)重復(fù)的確認(rèn) 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(gè)重復(fù)的確認(rèn) 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(fù) 發(fā)送窗口的上限值 ? 發(fā)送方的發(fā)送窗口的上限值應(yīng)取為接收方窗口 rwnd 和擁塞窗口 cwnd 中的較小值，即： 發(fā)送窗口的上限值 ? Min [rwnd, cwnd] (58) ? 當(dāng) rwnd cwnd 時(shí)，是接收方的接收能力限制發(fā)送窗口的最大值。 ? 當(dāng) cwnd rwnd 時(shí)，則是網(wǎng)絡(luò)的擁塞限制發(fā)送窗口的最大值。 59 TCP 的運(yùn)輸連接管理 1. 運(yùn)輸連接的三個(gè)階段 ? 連接建立、數(shù)據(jù)傳送和連接釋放。 ? 連接建立過(guò)程中要解決以下三個(gè)問(wèn)題： ? 每一方確知對(duì)方的存在。 ? 選項(xiàng)協(xié)商（如 MSS，窗口大小， SACK等）。 ? 能夠?qū)\(yùn)輸實(shí)體資源（如緩存大小，連接表中的項(xiàng)目等）進(jìn)行分配。 TCP連接建立的方式： C/S方式 ? 主動(dòng)發(fā)起連接建立的 AP叫做 客戶 (client)。 ? 被動(dòng)等待連接建立的 AP叫做 服務(wù)器 (server)。 用三次握手建立 TCP 連接 CLOSED CLOSED 主動(dòng)打開 被動(dòng)打開 A B 客戶 服務(wù)器 TCP 的連接建立 A 的 TCP 向 B 發(fā)出連接請(qǐng)求報(bào)文段，其首部中的 同步位 SYN = 1，并選擇序號(hào) seq = x。 消耗一個(gè)序號(hào) SYNSENT 用三次握手建立 TCP 連接 CLOSED CLOSED 主動(dòng)打開 被動(dòng)打開 A B 客戶 服務(wù)器 TCP 的連接建立 ? B 的 TCP 收到連接請(qǐng)求后，如同意則發(fā)回確認(rèn)。 ? B 在確認(rèn)報(bào)文段中應(yīng)使 SYN = 1，使 ACK = 1， 其確認(rèn)號(hào) ack = x ? 1，自己選擇的序號(hào) seq = y。 消耗一個(gè)序號(hào) 半開連接 SYNRECV CLOSED CLOSED 主動(dòng)打開 被動(dòng)打開 A B 客戶 服務(wù)器 ? A 收到此報(bào)文段后向 B 給出確認(rèn) ， 其 ACK = 1， 確認(rèn)號(hào) ack = y ? 1。 ? A 的 TCP 通知上層 AP， 連接已經(jīng)建立 。 若不帶數(shù)據(jù)則不消耗序號(hào) 若 B收不到 A的確認(rèn)，則重傳 SYN+ACK！ 易發(fā)生 SYN攻擊！ CLOSED CLOSED 數(shù)據(jù)傳送 主動(dòng)打開 被動(dòng)打開 A B 客戶 服務(wù)器 ? B 的 TCP 收到主機(jī) A 的確認(rèn)后 ， 也通知其上層 應(yīng)用進(jìn)程： TCP 連接已經(jīng)建立 。 先 ESTABLISHED 后 ESTABLISHED SYN SENT ESTAB LISHED SYN RCVD LISTEN ESTAB LISHED 用三次握手建立 TCP 連接的各狀態(tài) CLOSED CLOSED 數(shù)據(jù)傳送 主動(dòng)打開 被動(dòng)打開 A B 客戶 服務(wù)器 TCP 的連接建立 為什么需要進(jìn)行第三次握手？ ? 若半打開連接，會(huì)出現(xiàn)什么情況？ ? 若 A的連接請(qǐng)求報(bào)文遲到，則重發(fā)。 ? B將收到兩個(gè)連接請(qǐng)求報(bào)文，分別 ACK。 ? A和 B之間建立了兩個(gè) TCP連接，耗費(fèi)資源。 ? 若進(jìn)行第三次握手，為什么能避免上述情況？ ? A對(duì) B的第二個(gè)確認(rèn)不予理會(huì)。 ? B收不到 A的第二個(gè)確認(rèn)。 ? 在雙方看來(lái)，均不存在第二個(gè) TCP連接。 CLOSED 主動(dòng)關(guān)閉 數(shù)據(jù)傳送 ESTAB LISHED ESTAB LISHED A B 客戶 服務(wù)器 CLOSED TCP 的連接釋放 ? 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后， 通信雙方都可釋放連接 。 假定 A 先發(fā)出連接釋放報(bào)文段，停止再發(fā)送數(shù)據(jù)，主動(dòng)關(guān)閉 TCP 連接。 ? A 把連接釋放報(bào)文段首部的 FIN = 1，其序號(hào) seq = u，等待 B 的確認(rèn)。 FINWAIT1 主動(dòng)關(guān)閉 數(shù)據(jù)傳送 通知 應(yīng)用 進(jìn)程 ESTAB LISHED ESTAB LISHED A B 客戶 服務(wù)器 TCP 的連接釋放 ? B 發(fā)出確認(rèn)，確認(rèn)號(hào) ack = u ? 1， 而這個(gè)報(bào)文段自己的序號(hào) seq = v。 ? TCP 服務(wù)器進(jìn)程通知高層應(yīng)用進(jìn)程。 ? A 到 B 方向的連接被釋放 ， TCP 連接處于 半關(guān)閉 狀態(tài)。 B 若發(fā)送數(shù)據(jù)， A 仍要接收。 CLOSEWAIT FINWAIT2 主動(dòng)關(guān)閉 被動(dòng)關(guān)閉 數(shù)據(jù)傳送 通知 應(yīng)用 進(jìn)程 ESTAB LISHED ESTAB LISHED A B 客戶 服務(wù)器 TCP 的連接釋放 ? 若 B 已經(jīng)沒(méi)有要向 A 發(fā)送的數(shù)據(jù)， 其應(yīng)用進(jìn)程就通知 TCP 釋放連接。 LASTACK 主動(dòng)關(guān)閉 被動(dòng)關(guān)閉 數(shù)據(jù)傳送 通知 應(yīng)用 進(jìn)程 ESTAB LISHED ESTAB LISHED A B 客戶 服務(wù)器 TCP 的連接釋放 ? A 收到連接釋放報(bào)文段后，必須發(fā)出確認(rèn)。 主動(dòng)關(guān)閉 被動(dòng)關(guān)閉 數(shù)據(jù)傳送 通知 應(yīng)用 進(jìn)程 ESTAB LISHED ESTAB LISHED A B 客戶 服務(wù)器 TCP 的連接釋放 ? 在確認(rèn)報(bào)文段中 ACK = 1，確認(rèn)號(hào) ack ? w ? 1， 自己的序號(hào) seq = u + 1。 TIMEWAIT CLOSED FIN WAIT1 CLOSE WAIT FIN WAIT2 LAST ACK 等待 2MSL TIME WAIT ? 主動(dòng)關(guān)閉 被動(dòng)關(guān)閉 數(shù)據(jù)傳送 通知 應(yīng)用 進(jìn)程 ESTAB LISHED ESTAB LISHED A B 客戶 服務(wù)器 CLOSED TCP 的連接釋放 TCP 連接必須經(jīng)過(guò)時(shí)間 2MSL 后才真正釋放掉。 A 必須等待 2MSL 的時(shí)間 ? 第一，為了保證 A 發(fā)送的最后一個(gè) ACK 報(bào)文段能夠到達(dá) B。 ? 第二，防止 “已失效的連接請(qǐng)求報(bào)文段”出現(xiàn)在本連接中。 A 在發(fā)送完最后一個(gè) ACK 報(bào)文段后，再經(jīng)過(guò)時(shí)間 2MSL，就可以使本連接持續(xù)的時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的所有報(bào)文段，都從網(wǎng)絡(luò)中消失。這樣就可以使下一個(gè)新的連接中不會(huì)出現(xiàn)這種舊的連接請(qǐng)求報(bào)文段。 TCP中的計(jì)時(shí)器 ? 超時(shí)重傳計(jì)時(shí)器 ? 持續(xù)計(jì)時(shí)器 ? 時(shí)間等待計(jì)時(shí)器（ 2MSL） ? ?；钣?jì)時(shí)器 TCP 的有限狀態(tài)機(jī) ? TCP 有限狀態(tài)機(jī)的圖中每一個(gè)方框都是 TCP 可能具有的狀態(tài)。 ? 每個(gè)方框中的大寫英文字符串是 TCP 標(biāo)準(zhǔn)所使用的 TCP 連接狀態(tài)名。狀態(tài)之間的箭頭表示可能發(fā)生的狀態(tài)變遷。 ? 箭頭旁邊的字，表明引起這種變遷的原因，或表明發(fā)生狀態(tài)變遷后又出現(xiàn)什么動(dòng)作。 ? 圖中有三種不同的箭頭。 ? 粗實(shí)線箭頭 表示對(duì)客戶進(jìn)程的正常變遷。 ? 粗虛線箭頭 表示對(duì)服務(wù)器進(jìn)程的正常變遷。 ? 另一種細(xì)線箭頭 表示異常變遷。 TCP 的 有 限 狀 態(tài) 機(jī) CLOSED ESTABLISHED LISTEN CLOSE_WAIT FIN_WAIT_1 SYN_RCVD FIN_WAIT_2 CLOSING TIME_WAIT SYN_SENT LAST_ACK 主動(dòng)打開 被動(dòng)打開 被動(dòng)關(guān)閉 主動(dòng)關(guān)閉 起點(diǎn) 被動(dòng)打開 主動(dòng)打開 發(fā)送 SYN 同時(shí)打開 收到 SYN，發(fā)送 SYN, ACK 收到 ACK 數(shù)據(jù)傳送 階段 關(guān)閉 發(fā)送 FIN 關(guān)閉 發(fā)送 FIN 關(guān)閉 發(fā)送 FIN 收到 RST