文章转自:https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105532044

学习课程:《2019王道考研计算机网络》

学习目的:利用最省时间的方法学习考研面试中的计算机网络。


1、什么是拥塞控制?

  • 所谓拥塞控制,是指防止过多的数据注入网络,保证网络中的路由器或链路不致过载。出现拥塞时,端点并不了解到拥塞发生的细节,对通信连接的端点来说,拥塞往往表现为通信时延的增加。当然,拥塞控制和流量控制也有相似的地方,即它们都通过控制发送方发送数据的速率来达到控制效果。

2、拥塞控制与流量控制的区别

  • 拥塞控制是让网络能够承受现有的网络负荷,是一个全局性的过程,涉及所有的主机、所有的路由器,以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
  • 流量控制往往是指点对点的通信量的控制,即接收端控制发送端,它所要做的是抑制发送端发送数据的速率,以便使接收端来得及接收。

    例如:
  • 某个链路的传输速率为10Gb/s,某巨型机向一台PC以1Gb/s的速率传送文件,显然网络的带宽是足够大的,不存在拥塞问题,但如此高的发送速率将导致PC可能来不及接收,因此必须进行流量控制
  • 但若有100万台PC在此链路上以1Mb/s的速率传送文件,则现在的问题就变为网络的负载是否超过了现有网络所能承受的范围。就像我们上网一样,有时候加载会很慢,提示访问请求过多,请稍后再试,就是网络产生了拥塞,带宽小,一下不能支持给多个请求终端发送数据。

为了更好地对传输层进行拥塞控制,因特网建议标准定义了以下4种算法:慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。

3、拥塞控制的4种算法

(1)慢开始和拥塞避免

①慢开始算法

  • 在TCP刚刚连接好并开始发送TCP报文段时,先令拥塞窗口cwnd= 1,即一个最大报文段长度MSS。每收到一个对新报文段的确认后,将cwnd加1,即增大一个 MSS。用这样的方法逐步增大发送方的拥塞窗口cwnd,可使分组注入网络的速率更加合理。

例如,A向B发送数据,发送时A的拥塞窗口为2,那么A一次可以发送两个TCP报文段,经过一个RTT后(也称一个传输轮次),A收到B对刚才两个报文的确认,于是把拥塞窗口调整为4,下一次发送时就可一次发送4个报文段。

  • 使用慢开始算法后,每经过一个传输轮次(即往返时延RTT),拥塞窗口cwnd就会加倍,即cwnd的大小指数式增长。这样,慢开始一直把拥塞窗口cwnd增大到一个规定的慢开始门限ssthresh(阈值),然后改用拥塞避免算法

②拥塞避免算法

  • 拥塞避免算法的做法如下:发送端的拥塞窗口cwnd每经过一个往返时延RTT就增加一个MSS的大小,而不是加倍,使cwnd按线性规律缓慢增长(即加法增大),而当出现一次超时(网络拥塞)时,令慢开始门限ssthresh等于当前cwnd的一半(即乘法减小)。
  • 根据cwnd的大小执行不同的算法,可归纳如下:
    ●当cwnd < ssthresh时,使用慢开始算法。
    ●当 cwnd > ssthresh时,停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。
    ●当cwnd = ssthresh时,既可使用慢开始算法,又可使用拥塞避免算法(通常做法)。

③网络拥塞的处理

  • 网络出现拥塞时,无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段,只要发送方检测到超时事件的发生(未按时收到确认,重传计时器超时),就要把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发送方的cwnd值的一半(但不能小于2)。
    然后把拥塞窗口cwnd重新设置为1,执行慢开始算法。这样做的目的是迅速减少主机发送到网络中的分组数,使得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。
  • 拥塞避免并不完全能避免拥塞。利用以上措施要完全避免网络拥塞是不可能的。拥塞避免是指在拥塞避免阶段把拥塞窗口控制为按线性规律增长,使网络比较不容易出现拥塞。

在慢开始和拥塞避免算法中使用了“乘法减小”和“加法增大”方法

  • “乘法减小”是指不论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段,只要出现一次超时(即很可能出现了网络拥塞),就把慢开始门限值ssthresh设置为当前拥塞窗口值的一半。网络频繁出现拥塞时,ssthresh 值就下降得很快,以大大减少注入网络的分组数。
  • “加法增大”是指执行拥塞避免算法后,在收到对所有报文段的确认后(即经过一个 RTT),就把拥塞窗口cwnd增加一个MSS大小,使拥塞窗口缓慢增大,以防止网络过早出现拥塞。

(2)快重传和快恢复

快重传和快恢复算法是对慢开始和拥塞避免算法的改进。

①快重传

  • 在TCP可靠传输机制中,快重传技术使用了冗余ACK来检测丢包的发生。同样,冗余ACK也用于网络拥塞的检测(丢了包当然意味着网络可能出现了拥塞)。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。
    当发送方连续收到三个重复的ACK报文时,直接重传对方尚未收到的报文段,而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时

②快恢复

  • 快恢复算法的原理如下:
  • 发送端收到连续三个冗余ACK (即重复确认)时,执行“乘法减小”算法,把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时发送方cwnd的一半。
  • 与慢开始(慢开始算法将拥塞窗口cwnd设置为1)的不同之处是,它把cwnd的值设置为慢开始门限ssthresh改变后的数值,然后开始执行拥塞避免算法(“ 加法增大”),使拥塞窗口缓慢地线性增大。
  • 由于跳过了cwnd从1起始的慢开始过程,所以被称为快恢复

快恢复算法的实现过程如图所示,作为对比,虚线为慢开始的处理过程。

  • 流量控制中,发送方发送数据的量由接收方决定,而在拥塞控制中,则由发送方自己通过检测网络状况来决定。
  • 实际上,慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复几种算法应是同时应用在拥塞控制机制之中的
  • 当发送方检测到超时的时候,就采用慢开始和拥塞避免,
  • 当发送方接收到冗余ACK时,就采用快重传和快恢复。

注意: 发送方发送窗口的实际大小流量控制拥塞控制共同决定。
因此,当题目中同时出现接收端窗口(rwnd) 和拥塞窗口(cwnd) 时,发送方实际的发送窗口大小是由rwnd和cwnd中较小的那一个确定的。

计算机网络传输层之TCP拥塞控制(慢开始与拥塞避免、快重传和快恢复)的更多相关文章

  1. TCP的慢启动、拥塞避免、重传、快恢复乱七八糟总是记不清?11个连环问让你一次性打通任督二脉

    摘要:如果你的开发过程涉及数据传输,一直在重传.超时之类的方案里有困惑的话,不妨重新学一学可靠性最精致的TCP协议. 本文分享自华为云社区<TCP的慢启动.拥塞避免.重传.快恢复乱七八糟总是记不 ...

  2. 计算机网络传输层之TCP流量控制

    文章转自:https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105531547 学习课程:<2019王道考研计算机网络> 学习目的 ...

  3. 计算机网络传输层之TCP可靠传输

    文章转自:https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105524592 学习课程:<2019王道考研计算机网络> 学习目的 ...

  4. 计算机网络传输层之TCP协议(tcp协议特点、tcp报文段首部格式、tcp连接建立---三次握手、tcp连接释放---四次握手)

    文章转自:https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105516090 学习课程:<2019王道考研计算机网络> 学习目的 ...

  5. 传输层:TCP 协议

    传输层:TCP 协议 一.概述 TCP 和 UDP 处在同一层——运输层,但是它们有很多的不同.TCP 是 TCP/IP 系列协议中最复杂的部分,它具有以下特点: (1) TCP 提供 可靠的 数据传 ...

  6. 传输层协议TCP和UDP

    本文力图简洁,让读者对TCP和UDP有个初步的认知.闲话少说,现在开始吧.TCP和UDP都是传输层的协议.TCP通过三次握手建立可靠连接,对未送达的消息重新进行发送.UDP不建立连接而直接发送,对未送 ...

  7. 传输层之TCP

    ---恢复内容开始--- 坞无尘水槛清,相思迢递隔重城. 秋阴不散霜飞晚,留得枯荷听雨声.    --李商隐 上一篇中我们了解了socket编程是基于TCP或者UDP,所以我们有必要对TCP,和UDP ...

  8. UNIX网络编程---传输层:TCP、UDP、SCTP(二)

    UNIX网络编程----传输层:TCP.UDP.SCTP 一.概述 本章的焦点是传输层:包括TCP.UDP.和SCTP(流控制传输协议).SCTP是一个较新的协议,最初设计用于跨因特网传输电话信令. ...

  9. TCP/IP协议(5):传输层之TCP

    一.TCP报文 上图为TCP报文的格式,可以看到TCP头部占20个字节,其中红色圆圈中每一项占一位,表示TCP报文的类型,置1表示该项有效. SYN表示建立连接.    FIN表示关闭连接.    A ...

随机推荐

  1. Nginx rewrite跳转 location匹配

    目录: 一.常用的Nginx 正则表达式 二.location 三.rewrite 一.常用的Nginx 正则表达式 1 ^ :匹配输入字符串的起始位置 2 $ :匹配输入字符串的结束位置 3 * : ...

  2. linux下分卷压缩,合并解压的3种方法

    我们上传东西的时候,由于文件过大而不能上传,或者不给上传,最明显的就是发邮件了,附件最大5M,有的10M.如果超过了就郁闷了.这个时候,如果能把压缩的东西,分割开来就比较爽了,windows下面我想大 ...

  3. python 打字小游戏

    最近随便用python的pygame编了这个打字小游戏 只要有字母调到窗口底部就结束 上代码: import pygame.freetype import sys import random pyga ...

  4. TP5.0版本mysql查询语句 闭包

    Db::name('tiwen') ->where('user_id', $user_id) ->where(function ($query) { $query->where(fu ...

  5. PHP7兼容mysql_connect的方法

    在php7版本的时候,mysql_connect已经不再被支持了,本文将讲述在代码层面实现php7兼容mysql系列,mysql_connect等操作. PHP7不再兼容mysql系列函数,入mysq ...

  6. 浏览器缓存旧的js文件或css文件导致没出现预期效果

    最好在加载的js或css文件后加上 ?v=1.0.0 版本号,更新js后就更改一下版本号即可

  7. python序列的修改、散列和切片

    新Vector类 接原vector类定义的新Vector类,原向量类是二维,现定义多维向量类: from array import array import reprlib import math c ...

  8. [转载]让你玩转代码的编辑神器phpstorm功能详解

    转载网址:http://wwwquan.com/show-66-121-1.html phpstorm包含了webstorm的全部功能,更能够支持php代码.PhpStorm是一个轻量级且便捷的PHP ...

  9. P3175-[HAOI2015]按位或【min-max容斥,FWT】

    正题 题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/P3175 题目大意 开始有一个\(n\)位二进制数\(s=0\),每次有\(p_i\)概率选取数字\(i\)让\(s ...

  10. CF917D-Stranger Trees【矩阵树定理,高斯消元】

    正题 题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/CF917D 题目大意 给出\(n\)个点的一棵树,对于每个\(k\)求有多少个\(n\)个点的树满足与给出的树恰好有 ...