TCP及基于NS2的模拟解读.ppt

TCP及基于NS2的模拟 武汉科技大学 计算机科学与技术学院 2008-3-9 内容提要 TCP特点 TCP流量控制 拥塞 TCP拥塞控制 TCP流量控制算法 网络仿真概述 NS2简介 TCP (Transmission Control Protocol ) TCP特点 信息包的转换 端到端 可靠的，能够传递信息流 其可靠性通过ACK来体现 流控制：有效地利用带宽 内容提要 TCP特点 TCP流量控制 拥塞 TCP拥塞控制 TCP流量控制算法 网络仿真概述 NS2简介 TCP 流量控制 TCP 是一个变化的窗口协议 假设窗口大小为n，不用接收到确认信息就能发出n比特的信息 当数据确认后，窗口向前滑动 每个信息包都占据一个窗口的大小 指示接受者有的字节数 最初的TCP发送占据完整的窗口 拥塞控制现在能够限制这些问题 流量控制窗口 每个RTT （Round-Trip Time）有W个包裹 丢失的包裹通过丢失的ACK来检测 接收方流量控制 避免超载接收 通过接收方设置 awnd: 接收窗口 网络流量控制 避免网络超载 通过发送方设置 推断网络有效功率 cwnd: 拥塞窗口 设置 w = min (cwnd, awnd) ssthresh：缓慢启动的开端 接收方流量控制 对于每个ACK接收方都通知awnd awnd窗口 当接收数据并确认后关闭 当读取数据时打开 流量控制窗口：发送方 流量控制窗口：接收方 内容提要 TCP特点 TCP流量控制 拥塞 TCP拥塞控制 TCP流量控制算法 网络仿真概述 NS2简介 拥塞——超过网络处理能力的通信量 网络产生拥塞的根本原因在用户(或叫端系统)提供给网络的负载(load)大于资源容量和处理能力(overload)。表现为数据包时延增加、丢弃概率增大、上层应用系统性能下降等。 拥塞产生的三个直接原因是： ⑴ 存储空间不足。（主要路由器缓存空间不足引起） ⑵ 带宽容量不足。 ⑶ 路由器处理速度和链路数据速度不匹配。 拥塞崩溃 ATM网络中包的重传造成的结果，其中很少或没有通信量成功地到达目的地。通常在工作效率低下或缓存能力不足的路由器与差的包丢弃或ABR拥塞反馈机制结合组成的网络中发生。  拥塞现象 当网络的负载较小时，吞吐量和负载基本上是线性关系，当负载超过膝点（Knee）时，吞吐量增长缓慢，延迟增长，当负载超过崖点（Cliff）时，吞吐量急剧下降，延迟急剧上升。如图所示： 内容提要 TCP特点 TCP流量控制 拥塞 TCP拥塞控制 TCP流量控制算法 网络仿真概述 NS2简介 TCP 拥塞控制的四个阶段 慢启动阶段 拥塞避免阶段 快速重传 快速恢复阶段 当建立新的链接之后，先设置cwnd = 1 之后每接收一个ACK，就将cwnd加1 cwnd ? cwnd + 1 直到一个包裹丢失被检测出来，cwnd按指数增长才会停止。此时， ssthresh= cwnd/2 拥塞窗口的大小增长迅速 当cwnd = ssthresh时，TCP放慢cwnd的增长 慢启动算法在初始化连接方面很有效，但当拥塞发生时，cwnd 的指数增长将加重拥塞，而且网络从拥塞中回复是需要很长时间的，所以设计了拥塞避免阶段。 拥塞避免 包裹丢失后，慢启动的又恢复成cwnd＝1 之后每成功接收一个ACK: cwnd ? cwnd + 1/cwnd 当发现超时或收到三个相同的ACK确认时，网络即发生拥塞， 此时进入拥塞避免阶段。 ssthresh=cwnd/2 如果超时重传，cwnd=1个最大数据段长度。 拥塞避免 Assume that ssthresh = 8 当一个连接被建立起来时，发送方将拥塞窗口初始化为当前使用的最大数据段长度，用户发送速率为：min{cwnd,awnd}。每一批被确认的长度都会使拥塞窗口加倍，直至发生超时或达到接受方窗口大小。当一次超时发生时，阈值被设置为当前拥塞窗口的一半，而拥塞窗口被重置为一个最大数据段。当增长到阈值时，从这个点开始线性增长。如果不再发生超时，将到达接受方的窗口大小。在这个点上将停止增长。只要不发生超时，拥塞窗口保持不变。 快速重传和快速恢复 快速重传： 假设接收方收到一个乱序的有丢包的报文序列，只要发送方窗口不空，而且RTO没发生超时，那么发送方将继续传输不用等待收到确认。 快速恢复： Tahoe中，流控窗口是冻结的，即只有经过一个RTT时间，才有可能传输新的分组。也就是当重传分组从发出到ACK返回发送端的这段时间内