【正文】 關(guān)閉連接，發(fā)送 FIN 客戶 服務(wù)器 關(guān)閉 關(guān)閉 關(guān)閉 超時(shí)等待 81 運(yùn)輸層 TCP 連接管理 (續(xù) ) 步驟 3: 客戶機(jī) 收到 FIN, 用 ACK回答 ?進(jìn)入 “超時(shí)等待” – 將對(duì)接收到的 FIN進(jìn)行確認(rèn) 步驟 4: 服務(wù)器 接收 ACK，連接關(guān)閉 注意 : 少許修改 , 可以處理并發(fā)的FIN 客戶 服務(wù)器 關(guān)閉 關(guān)閉 關(guān)閉 超時(shí)等待 82 運(yùn)輸層 TCP 連接管理 (續(xù) ) TCP 客戶 生命周期 TCP 服務(wù)器 生命周期 83 運(yùn)輸層 第 3章 要點(diǎn) ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報(bào)文段結(jié)構(gòu) ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸 ? 流量控制 ? 連接管理 ? 擁塞控制的原則 ? TCP擁塞控制 ? 機(jī)制 ? TCP吞吐量 ? TCP公平性 ? 時(shí)延模型 ? 運(yùn)輸層服務(wù) ? 復(fù)用與分解 ? 無(wú)連接傳輸 : UDP ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑瓌t ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 84 運(yùn)輸層 擁塞控制原理 擁塞 : ?非正式地 : “太多的源發(fā)送太多太快的數(shù)據(jù)，使 網(wǎng)絡(luò) 來(lái)不及處理 ” ?不同于流量控制 ! ?表現(xiàn) : ?丟包 (路由器緩沖區(qū)溢出 ) ?長(zhǎng)時(shí)延 (路由器緩沖區(qū)中排隊(duì) ) ?網(wǎng)絡(luò)中的前 10大問(wèn)題之一 ! 85 運(yùn)輸層 擁塞的原因與開(kāi)銷 : 情況 1 ? 兩個(gè)發(fā)送方 , 兩個(gè)接收方 ? 一個(gè)路由器 , 無(wú)限緩沖區(qū) ? 不重傳 ? 擁塞時(shí)時(shí)延增大 ? 可達(dá)到最大吞吐量 無(wú)限的共享式輸出鏈路緩沖 主機(jī) A lin : 原始數(shù)據(jù) 主機(jī) B lout 86 運(yùn)輸層 擁塞的原因與開(kāi)銷 : 情況 2 ? 一個(gè)路由器， 有限 緩沖區(qū) ? 發(fā)送方重傳丟失的數(shù)據(jù)分組 有限的共享式輸出鏈路緩存 主機(jī) A lin : 原始數(shù)據(jù) 主機(jī) B lout l‘in : 原始數(shù)據(jù) ＋重傳數(shù)據(jù) 87 運(yùn)輸層 擁塞的原因與開(kāi)銷 : 情況 2 (續(xù) ) ? 通常 : (吞吐量 ) ? 僅當(dāng)丟失丟包時(shí)，需要“完美的” 重傳 : ? 遲延的分組（而不是丟失）的重傳使得 比 (同完美情況相比 ) 更大 l in lout = l in l out l in l out 擁塞的“代價(jià)” : ? 比額定的“吞吐量”做更多的工作 (重傳 ) ? 不必要重傳 : 鏈路承載分組的多個(gè)拷貝 88 運(yùn)輸層 擁塞的原因與開(kāi)銷 : 情況 3 ? 四個(gè)發(fā)送者 ? 多跳路徑 ? 超時(shí) /重傳 l in 問(wèn)題 : 隨著 和 的 增加將發(fā)生什么情況 ? l in 有限的共享式輸出鏈路緩存 主機(jī) A lin 原始數(shù)據(jù) 主機(jī) B lout l‘in : 原始數(shù)據(jù) , ＋重傳數(shù)據(jù) 89 運(yùn)輸層 擁塞的原因與開(kāi)銷 : 情況 3 (續(xù) ) 另一個(gè)擁塞的“開(kāi)銷” : ? 當(dāng)分組丟失時(shí) , 任何用于傳輸該分組的上游傳輸能力都被浪費(fèi) ! Host A Host B lout 90 運(yùn)輸層 擁塞控制方法 端到端的擁塞控制 : ?不能從網(wǎng)絡(luò)得到明確的反饋 ?從端系統(tǒng)根據(jù)觀察到的時(shí)延和丟失現(xiàn)象推斷出擁塞 ?這是 TCP所采用的方法 網(wǎng)絡(luò)輔助的擁塞控制 : ?路由器為端系統(tǒng)提供反饋 ?一個(gè) bit指示一條鏈路出現(xiàn)擁塞 (SNA,DEC,TCP/IP ECN, ATM) ?指示發(fā)送方按照一定速率發(fā)送 控制擁塞的兩類方法 : 91 運(yùn)輸層 案例研究 : ATM ABR 擁塞控制 ABR: 可用比特率 : ? “彈性服務(wù)” ? 如果發(fā)送方的路徑 “欠載” : ? 發(fā)送方應(yīng)該使用可用的帶寬 ? 如果發(fā)送方的路徑擁塞 : ? 發(fā)送方被抑制到最小的保證速率 RM (資源管理 ) 信元 : ? 發(fā)送方發(fā)送 RM 信元 , 散布在數(shù)據(jù)信元中 ? 由交換機(jī)設(shè)置 RM 信元中的特定比特 (“網(wǎng)絡(luò)輔助” ) ? NI bit: 速率無(wú)增長(zhǎng) (輕度擁塞 ) ? CI bit: 擁塞指示 ? 接收方向發(fā)送方返回 RM 信元 92 運(yùn)輸層 ? RM信元中的兩字節(jié) ER (明確速率 )字段 ? 擁塞的交換機(jī)會(huì)降低 RM信元中的 ER 值為 ? 發(fā)送方以路徑上所有交換機(jī)的最小支持速率發(fā)送 ? 數(shù)據(jù)信元中的 EFCI bit : 被擁塞的交換機(jī)設(shè)置為 1 ? 如果比 RM信元先到達(dá)的數(shù)據(jù)信元的 EFCI位為 1，接收方將在返回的 RM信元的 CI位置 1 案例研究 : ATM ABR擁塞控制 93 運(yùn)輸層 第 3章 要點(diǎn) ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報(bào)文段結(jié)構(gòu) ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸 ? 流量控制 ? 連接管理 ? 擁塞控制的原則 ? TCP擁塞控制 ? 機(jī)制 ? TCP吞吐量 ? TCP公平性 ? 時(shí)延模型 ? 運(yùn)輸層服務(wù) ? 復(fù)用與分解 ? 無(wú)連接傳輸 : UDP ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑瓌t ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 94 運(yùn)輸層 TCP 擁塞控制 ? 端到端控制 (沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)輔助 ) ? 發(fā)送方限制傳輸 : LastByteSentLastByteAcked ? CongWin ? 粗略地 , ? 擁塞窗口是動(dòng)態(tài)的 , 具有感知到的網(wǎng)絡(luò)擁塞的函數(shù) 發(fā)送方如何感知網(wǎng)絡(luò)擁塞 ? ? 丟失事件 = 超時(shí) 或者 3個(gè)重復(fù) ACK ? 發(fā)生丟失事件后， TCP發(fā)送方降低速率 (擁塞窗口 ) 三個(gè)機(jī)制 : ? AIMD（ 加增倍減算法） ? 慢啟動(dòng) ? 超時(shí)事件后的保守機(jī)制 速率 = CongWin RTT Bytes/sec 95 運(yùn)輸層 TCP加增倍減 AIMD 8 K b y t e s1 6 K b y t e s2 4 K b y t e st i m e擁 塞 窗 口乘性減 : 丟包事件后，擁塞窗口值減半 加性增 : 如沒(méi)有檢測(cè)到丟包事件，每個(gè) RTT時(shí)間擁塞窗口值增加一個(gè) MSS (最大報(bào)文段長(zhǎng)度 ) 長(zhǎng)生命周期 TCP連接 96 運(yùn)輸層 TCP慢啟動(dòng) ?在連接開(kāi)始時(shí) , 擁塞窗口值 = 1 MSS ?例如 : MSS= 500 bytes RTT = 200 msec ?初始化速率 = 20 kbps ?可獲得帶寬可能 MSS/RTT ?希望盡快達(dá)到期待的速率 ?當(dāng)連接開(kāi)始，以指數(shù)快地增加速率，直到第一個(gè)丟失事件發(fā)生 97 運(yùn)輸層 TCP 慢啟動(dòng) (續(xù) ) ? 當(dāng)連接開(kāi)始的時(shí)候，速率呈指數(shù)式上升，直到第 1次報(bào)文丟失事件發(fā)生為止 : ?每 RTT倍增擁塞窗口值 ?每收到 ACK，增加擁塞窗口 ? 總結(jié) : 初始速率很低，但以指數(shù)快地增加 主機(jī) A RTT 主機(jī) B 時(shí)間 98 運(yùn)輸層 改進(jìn) ? 收到 3個(gè)冗余確認(rèn) 后 : ?CongWin減半 ?窗口再線性增加 ? 但是 超時(shí)事件 以后 : ?CongWin值設(shè)置為 1 MSS ?窗口再指數(shù)增長(zhǎng) ?到達(dá)一個(gè)閾值 (Threshold) 后，再線性增長(zhǎng) ? 3個(gè)冗余 ACK指示網(wǎng)絡(luò)還具有某些傳送報(bào)文段的能力 ? 3個(gè)冗余 ACK以前的超時(shí) ,則更為 “嚴(yán)重” 基本思想 : 99 運(yùn)輸層 改進(jìn) (續(xù) ) 實(shí)現(xiàn)方法 : ? 設(shè)置一個(gè)變的閾值－ Threshold ? 在丟包事件發(fā)生時(shí)，閾值 Threshold設(shè)置為發(fā)生丟包以前的CongWin的一半 問(wèn)題 : 什么時(shí)候從指數(shù)增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性增長(zhǎng) ? 回答 : CongWin達(dá)到它超時(shí)以前 1/2的時(shí)候 . 100 運(yùn)輸層 TCP 擁塞控制：小結(jié) ?當(dāng) CongWin Threshold時(shí)，發(fā)送者處于 慢啟動(dòng)階段 , CongWin指數(shù)增長(zhǎng) ?當(dāng) CongWin Threshold時(shí)，發(fā)送者處于 擁塞避免 階段 , CongWin線性增長(zhǎng) ?當(dāng)出現(xiàn) 3個(gè)冗余確認(rèn) 時(shí) , 閾值 Threshold設(shè)置為CongWin/2， 且 CongWin設(shè)置為 Threshold ?當(dāng) 超時(shí) 發(fā)生時(shí)， 閾值 Threshold設(shè)置為CongWin/2， 并且 CongWin設(shè)置為 1 MSS. 101 運(yùn)輸層 TCP 發(fā)送方擁塞控制 狀態(tài) 事件 TCP發(fā)送方擁塞控制動(dòng)作 注釋 慢啟動(dòng)（ SS） 收到前面未確認(rèn)數(shù)據(jù)的ACK CongWin = CongWin + MSS, 如果（ CongWin 閾值） 設(shè)置狀態(tài)為 “擁塞避免” 導(dǎo)致每個(gè) RTT CongWin翻倍 擁塞避免（CA） 收到前面未確認(rèn)數(shù)據(jù)的ACK CongWin = CongWin + MSS ? MSS/ CongWin 加性增，每 RTT導(dǎo)致 CongWin增加 1個(gè) MSS SS或 CA 由 3個(gè)冗余ACK檢測(cè)到的丟包事件 閾值 = CongWin/2， CongWin = 閾值，設(shè)置狀態(tài)為 “擁塞避免 ” 快速恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)乘性減。如果下一個(gè)按序報(bào)文段在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)沒(méi)有到達(dá)，則發(fā)送一個(gè) ACK 立即發(fā)送單個(gè)累積 ACK，以確認(rèn)兩個(gè)按序報(bào)文段 立即發(fā)送冗余 ACK，指明下一個(gè)期待字節(jié)的序號(hào)（也就是間隔的低端字節(jié)序號(hào)） 倘若該報(bào)文段起始于間隔的低端，則立即發(fā)送 ACK 72 運(yùn)輸層 快速重傳 ? 超時(shí)間隔常常相對(duì)較長(zhǎng) : ?重傳丟失報(bào)文段以前有長(zhǎng)時(shí)延 ? 通過(guò)冗余 ACK，檢測(cè)丟失的報(bào)文段 ?發(fā)送方經(jīng)常一個(gè)接一個(gè)的發(fā)送報(bào)文段 ?如果報(bào)文段丟失，將會(huì)收到很多重復(fù) ACK ?如果對(duì)相同數(shù)據(jù)，發(fā)送方收到 3個(gè) ACK, 假定被確認(rèn)的報(bào)文段以后的報(bào)文段丟失了 : ?快速重傳 : 在定時(shí)器超時(shí)之前重傳 73 運(yùn)輸層 事件 : 收到 ACK, ACK 域的值為 y if (y SendBase) { SendBase = y if (當(dāng)前還有沒(méi)有確認(rèn)的報(bào)文段 ) 啟動(dòng)定時(shí)器 } else { 值為 y的重復(fù)確認(rèn)的次數(shù)加 1 if (值為 y的重復(fù)確認(rèn)的計(jì)數(shù) = 3) { 重傳序號(hào)位 y的報(bào)文段 } 快速重傳算法 : 對(duì)已經(jīng)確認(rèn)的報(bào)文段 收到一個(gè)重復(fù) ACK 快速重傳 74 運(yùn)輸層 第 3章 要點(diǎn) ? 面向連接的傳輸 : TCP ? 報(bào)文段結(jié)構(gòu) ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸 ? 流量控制 ? 連接管理 ? 擁塞控制的原則 ? TCP擁塞控制 ? 機(jī)制 ? TCP吞吐量 ? TCP公平性 ? 時(shí)延模型 ? 運(yùn)輸層服務(wù) ? 復(fù)用與分解 ? 無(wú)連接傳輸 : UDP ? 可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑瓌t ? rdt1 ? rdt2 ? rdt3 ? 流水線協(xié)議 75 運(yùn)輸層 TCP 流量控制 ? TCP連接的接收方有1個(gè)接收緩沖區(qū) : ?匹配速度服務(wù) : 發(fā)送速率需要匹配接收方應(yīng)用程序的提取速率 ?應(yīng)用進(jìn)程可能從接收緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)緩慢 發(fā)送方不能發(fā)送太多、太快的數(shù)據(jù)讓接收方緩沖區(qū)溢出 流量控制 76 運(yùn)輸層 TCP流控 : 工作原理 (假設(shè) TCP 接收方丟棄失序的報(bào)文段 ) ? 緩沖區(qū)的剩余空間 = RcvWindow = RcvBuffer[LastByteRcvd LastByteRead] ?接收方在報(bào)文段接收窗口字段中通告其接收緩沖區(qū)的剩余空間 ?發(fā)送方要限制未確認(rèn)的數(shù)據(jù)不超