计算机网络-传输层2

TCP 概述

TCP 段结构

序列号和ACK

TCP可靠数据传输

TCP在IP层提供的不可靠服务基础上实现可靠数据传输服务,流水线机制,累积确认,TCP使用单一重传定时器

触发重传的事件:超时,收到重复ACK

渐进式:暂不考虑重复ACK,暂不考虑流量控制,暂不考虑拥塞控制

TCP RTT 和超时

TCP发送方事件

• 从应用层收到数据
  • 创建Segment
  • 序列号是Segment第一个字节的编号
  • 开启计时器
  • 设置超时时间：TimeOutInterval
• 超时
  • 重传引起超时的Segment
  • 重启定时器
• 收到ACK
  • 如果确认此前未确认的Segment
    • 更新SendBase
    • 如果窗口中还有未被确认的分组，重新启动定时器

看一段伪代码：

TCP 重传示例

接收方

快速重传机制

TCP的实现中，如果发生超时，超时时间间隔将重新设置，即将超时时间间隔加倍，导致其很大，重发丢失的分组之前要等待很长时间

• 通过重复ACK检测分组丢失
  • Sender会背靠背地发送多个分组
  • 如果某个分组丢失，可能会引发多个重复的ACK
• 如果sender收到对同一数据的3个ACK，则假定该数据之后的段已经丢失
  • 快速重传：在定时器超时之前即
    进行重传

快速重传算法

TCP 流量控制

TCP 连接管理

三次握手

TCP 生命周期

拥塞控制原理

拥塞(Congestion)

非正式定义：“太多发送主机发送了太多数据或者发送速度太快，以至于网络无法处理”

• 表现：
  • 分组丢失（路由器缓存溢出）
  • 分组延迟过大（在路由器缓存中排队）

拥塞的成因和代价 ： 场景1

拥塞的成因和代价 ： 场景2

拥塞的成因和代价 ： 场景3

拥塞控制的方法

• 端到端拥塞控制：

  • 网络层不需要显式的提供支持
  • 端系统通过观察loss，delay等
  • 络行为判断是否发生拥塞
  • TCP采取这种方法

• 网络辅助的拥塞控制：

  • 路由器向发送方显式地反馈网络拥塞信息
  • 简单的拥塞指示(1bit)：SNA,DECbit, TCP/IP ECN, ATM)
  • 指示发送方应该采取何种速率

ATM ABR 拥塞控制

TCP 拥塞控制

TCP拥塞控制的基本原理

加性增— 乘性减: AIMD

TCP 慢启动: SS

Threshold变量

Loss 事件的处理

TCP 拥塞控制: 总结

TCP拥塞控制

TCP拥塞控制算法

TCP 性能分析

TCP throughput: 吞吐率

• 给定拥塞窗口大小和RTT ，TCP 的平均吞吐率是多少 ？
  • 忽略掉Slow start
• 假定发生超时时CongWin的大小为W，吞吐率是W/RTT
• 超时后，CongWin=W/2，吞吐率是W/2RTT
• 平均吞吐率为：0.75W/RTT

未来的TCP

TCP的公平性

具有公平性

不具公平性

小结

• 传输层服务的基本原理

  • 复用/解复用
  • 可靠数据传输
  • 流量控制
  • 拥塞控制

• Internet的传输层

  • UDP
  • TCP