(1.6)--TCP拥塞控制计算机网络.pdf

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1、1/20 课程名称课程名称：计算机网络课程性质课程性质：专业类必修TCP 拥塞控制拥塞控制TCP Congestion Control2/20 加水太快，流出太慢加水太快，流出太慢3/20 本节内容本节内容拥塞控制的几种方法拥塞控制的几种方法（重点、难点）（重点、难点）2拥塞控制的一般原理拥塞控制的一般原理14/20 一、拥塞控制的一般原理一、拥塞控制的一般原理 在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏 产生拥塞 若网络中有许多资源同时产生拥塞，网络的性能就要明显变坏，整个网络的吞吐量将随输入负荷的增大而下降。出现拥塞的条件：出现拥塞的条件：对资源需

2、求的总和 可用资源拥塞控制是一个动态的问题5/20 拥塞控制与流量控制的关系拥塞控制与流量控制的关系 拥塞控制拥塞控制的是网络能够承受现有的网络负荷，是涉及到所有的主机、路由器等有关所有因素的一个全局性过程。流量控制流量控制是指在给定的发送端和接收端之间的通信量的控制，目的是抑制发送端发送数据的速率，使接收端来得及接收。6/20 拥塞控制所起的作用拥塞控制所起的作用提供的负载吞吐量理想的拥塞控制实际的拥塞控制0死锁（吞吐量=0）无拥塞控制拥塞轻度拥塞7/20 拥塞控制的几种方法：拥塞控制的几种方法：慢开始 拥塞避免 快重传与快恢复二、拥塞控制的几种方法二、拥塞控制的几种方法 发送方维持一个叫做

3、拥塞窗口拥塞窗口 cwnd 的状态变量 网络未出现拥塞，增大cwnd一些，把更多的分组发送出去 网络出现拥塞，减小cwnd一些，减少注入到网络的分组数8/20 慢开始算法慢开始算法 刚开始发送报文段时先设置拥塞窗口 cwnd=1，即 1 个最大报文段 MSS 的数值。每收到一个对报文段的确认后，将拥塞窗口加 1，即增加一个 MSS 的数值。逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，使分组注入到网络的速率更加合理。开始更新9/20 发送 M4M7确认 M4M7 cwnd=4轮次 3发送 M2M3确认 M2M3 cwnd=2轮次 2发送 M1确认 M1cwnd=1轮次 1发送方接收方发送 M8M15cw

4、nd=8tt发送窗口值的调整发送窗口值的调整10/20 当网络出现拥塞时当网络出现拥塞时在慢开始阶段和拥塞避免阶段，网络出现拥塞时，把慢开始门限设置为出现拥塞时的 cwnd 的一半1把拥塞窗口 cwnd 重新设置为 1，执行慢开始算法2迅速减少主机发送到网络中的分组数，使发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的分组处理完毕311/20 慢开始和拥塞避免算法的实现举例慢开始和拥塞避免算法的实现举例2216“乘法减小”24681012141618200048122024拥塞窗口 cwnd新的 ssthresh 值网络拥塞指数规律增长ssthresh 的初始值慢开始慢开始慢开始拥塞避免“加法增大”拥

5、塞避免“加法增大”传输轮次12/20 关于拥塞避免关于拥塞避免“拥塞避免”并非完全能够避免拥塞“拥塞避免”在拥塞避免阶段把拥塞窗口控制为按线性规律增长，使网络不容易出现拥塞拥塞避免机制是主动采取丢弃报文的策略主动采取丢弃报文的策略，降低降低网络负载来缓解或解除网络拥塞网络负载来缓解或解除网络拥塞的一种流控策略。暂时的减少是为了道路更通畅，过程起起伏伏13/20 快重传和快恢复快重传和快恢复快重传并非取消重传计时器，而是在某些情况下可更早地重传丢失的报文段发送方收到三个重复确认立即重传对方尚未收到的报文段接收方每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认14/20 快重传举例快重传举例发送方接收方

6、发送 M1确认 M1t确认 M2 发送 M2发送 M3发送 M4？发送 M5发送 M6重复确认 M2 重复确认 M2 重复确认 M2 t发送 M7收到三个连续的收到三个连续的对对 M2的重复确认的重复确认立即重传立即重传 M3丢失丢失15/20 快恢复算法快恢复算法发送端收到连续三个重复的确认时，执行“乘法减小”算法，把慢开始门限减半，不执行慢开始算法不执行慢开始算法。发送方不执行慢开始算法，而是设置拥塞窗口为慢设置拥塞窗口为慢开始门限减半后的数值开始门限减半后的数值，然后开始执行拥塞避免算然后开始执行拥塞避免算法法（“加法增大”），拥塞窗口缓慢线性增大。乘法减小加法增大16/20 连续收到三

7、个重复的确认转入拥塞避免连续收到三个重复的确认转入拥塞避免242468101214161820220048121620传输轮次拥塞窗口 cwnd收到 3 个重复的确认执行快重传算法慢开始“乘法减小”拥塞避免“加法增大”TCP Reno版本TCP Tahoe 版本(已废弃不用）ssthresh 的初始值拥塞避免“加法增大”新的 ssthresh 值慢开始快恢复17/20 多选题多选题问：TCP传输的许可窗口大小为A.通知窗口的大小B.拥塞窗口的大小C.通知窗口和拥塞窗口的最大值D.通知窗口和拥塞窗口的最小值18/20 前沿拓展：预防性拥塞控制策略前沿拓展：预防性拥塞控制策略Xu,Cong,Boy

8、anTu,Guoping Li,TingqiuYuan,and JiahaiYang.Dual Channel Adaptive Congestion Control for Datacenters.In IEEE INFOCOM 2019-IEEE Conference on Computer Communications Workshops(INFOCOM WKSHPS),pp.514-521.IEEE,2019.现有的大多数拥塞控制协议都在拥塞发生后进行控制，很难同时满足零数据包丢失、完整的链路容量利用率、零缓冲区占用以及快速的公平收敛。可以在拥塞发生之前，使用预防性拥塞控制协议处理拥塞问题。19/20 小结与思考小结与思考思考快恢复这种拥塞控制方法的产生原因？根据推荐资料，对比拥塞发生后的拥塞控制策略与拥塞发生前的拥塞控制策略有什么本质性上的不同，并说明在不同场景中的适用性。20/20 END