TCP擁塞控制

2022-07-17 22:30:30 字數 1325 閱讀 5306

慢啟動?

最初的tcp在連線建立成功後會向網路中傳送大量的資料報,這樣很容易導致網路中路由器快取空間耗盡,從而發生擁塞。因此新建立的連線不能夠一開始就大量傳送資料報,而只能根據網路情況逐步增加每次傳送的資料量,以避免上述現象的發生。具體來說,當新建連線時,cwnd初始化為1個最大報文段(mss)大小,傳送端開始按照擁塞視窗大小傳送資料,每當有乙個報文段被確認,cwnd就增加1個mss大小。這樣cwnd的值就隨著網路往返時間 (round trip time,rtt)呈指數級增長,事實上,慢啟動的速度一點也不慢,只是它的起點比較低一點而已。我們可以簡單計算下: 

開始           --->     cwnd

= 1 

經過1個rtt後   --->     cwnd

= 2*1 = 2 

經過2個rtt後   --->     cwnd

= 2*2= 4 

經過3個rtt後   --->     cwnd

= 4*2 = 8 

如果頻寬為w,那麼經過rtt*log2w時間就可以佔滿頻寬

擁塞避免?

從慢啟動可以看到,cwnd可以很快的增長上來,從而最大程度利用網路頻寬資源,但是cwnd不能一直這樣無限增長下去,一定需要某個限制。tcp使用了乙個叫慢啟動門限(ssthresh)的變數,當cwnd超過該值後,慢啟動過程結束,進入擁塞避免階段。對於大多數tcp實現來說,ssthresh的值是 65536(同樣以位元組計算)。擁塞避免的主要思想是加法增大,也就是cwnd的值不再指數級往上公升,開始加法增加。此時當視窗中所有的報文段都被確認時,cwnd的大小加1,cwnd的值就隨著rtt開始線性增加,這樣就可以避免增長過快導致網路擁塞,慢慢的增加調整到網路的最佳值。

如何檢測擁塞?

首先來看tcp是如何確定網路進入了擁塞狀態的,tcp認為網路擁塞的主要依據是它重傳了乙個報文段。上面提到過,tcp對每乙個報文段都有乙個定時器,稱為重傳定時器(rto),當rto超時且還沒有得到資料確認,那麼tcp就會對該報文段進行重傳,當發生超時時,那麼出現擁塞的可能性就很大,某個報文段可能在網路中某處丟失,並且後續的報文段也沒有了訊息,在這種情況下,tcp反應比較「強烈」: 

1.把ssthresh降低為cwnd值的一半 

2.把cwnd重新設定為1 

3.重新進入慢啟動過程。 

從整體上來講,tcp擁塞控制視窗變化的原則是aimd原則,即加法增大、乘法減小。可以看出tcp的該原則可以較好地保證流之間的公平性,因為一旦出現丟包,那麼立即減半退避,可以給其他新建的流留有足夠的空間,從而保證整個的公平性。

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