＜计算机网络自顶向下＞ TCP拥塞

news2024/9/20 2:43:55

TCP拥塞控制机制

TCP拥塞感知

TCP速率控制方法

TCP拥塞控制和流量控制的联合动作

TCP拥塞控制策略

TCP吞吐量

TCP公平性

发送端如何探测到拥塞

某个段超时了：拥塞
- 超时时间到，某个段的确认没有来（一旦超时，就认为拥塞了，有一定误判，但是总体控制方向是对的）
  
  原因1：网络拥塞（某个路由器缓冲区没空间了，被丢弃）概率大
  
  原因2：出错被丢弃了（传输过程中受到干扰，没有通过校验，被丢弃）概率小
有关某个段的3次重复ACK：轻微拥塞（后三个是正常到的，相当于发出去4个堵了1个，说明轻微拥塞了）
- 段的第1个ACK，正常，确认吕端，期待红段
- 段的第2个重复ACK，意味着红段的后一段收到了，蓝段乱序到达
- 短的第2,3,4个ACK重复意味着红段的后第2,3,4个段收到了，橙段乱序到达，同时红段丢失的可能性很大

如何控制发送端发送的速率

CongWin是动态的，是感知到的网络拥塞程度的函数

超时或者三个重复ACK，CongWin

超时：CongWin降低为1MSS，进入SS（Slow Start）阶段然后再倍增到CongWIN/2（每个RTT），从而进入CA（Congestion Avoidance）阶段（是超时的话就先把窗口降到1MSS，然后每一个RTT翻倍，直到到达原窗口的一半，开始每个RTT增加1MSS）

3个重复ACK：CongWin降为CongWin/2，CA阶段

拥塞窗口值决定了由于拥塞控制的因素，发送方一次可以向网络当中在未经确认的情况下网网络当中注入字节的数量。
对方接收窗口告诉发送方在未经确认的情况下可以向对方发送多少字节，到了对方一定有缓冲区可以把它存下，从而满足流量控制的目的（共享缓冲区是通过网络发送的）。
这两个值的最小值决定了发送方一次在未确认的情况下可以往网络当中注入字节的数量。几满足了流量控制的要求，又满足了拥塞控制的要求。简单来说就是拥塞窗口大小和空闲缓冲区大小取一个最小值作为一次性可以注入的字节量

慢启动（SS）
- 在 TCP 连接刚刚建立时，拥塞窗口（Congestion Window，CongWin）通常会初始化为一个较小的值
- 每收到一个确认，拥塞窗口值+1，从而每个RTT拥塞窗口值加倍
- 这样子指数型额的增加必定会导致拥堵

思路：三个重复的ACK表示网络还有一定的段传输能力，超时之前的3个重复的ACK表示“警报”

超时事件后的保守策略
- 将指数型增长变成线性的时候：在超时之前，当CongWin变成上次发生超时的窗口的一半
- 实现
  - 变量：Threshold
  - 出现丢失：Threshold设置为CongWin的1/2

下面收到三个冗余ACK后除二，加三的原因是有三个冗余ACK，遇见一个加一

$(3w/2) /2*RTT$ $=3w/4RTT$

为什么TCP是公平的（大致公平）
- 两个竞争的TCP会话
  - 加性增加，斜率为1，吞吐量增加
  - 乘性减，吞吐量比例减少
  - 假设起初是不公平的：因为二者没有充分使用带宽所以开始进入拥塞避免阶段（ss时间太短，忽略），最后因为有缓冲队列的存在，会有一段时间x+y>R，最终A到A‘和B到B‘都会拥塞，然后就会RTT拥塞窗口减半，最终二者占用链路将趋于相等