05运输层第四讲.ppt

第 5 章 运输层 知识回顾 复 习 本讲主要内容 拥塞控制一般原理 拥塞控制一般原理 拥塞控制一般原理 拥塞控制一般原理 拥塞控制的方法 （1）开环控制 （2）闭环控制 开环控制和闭环控制 开环控制方法就是在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到，力求网络在工作时不产生拥塞。 闭环控制是基于反馈环路的概念。属于闭环控制的有以下几种措施： 监测网络系统以便检测到拥塞在何时、何处发生。 将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方。 调整网络系统的运行以解决出现的问题。 显示反馈和隐式反馈 显示反馈：当某一节点发现拥塞时，它发一个回答帧给相关节点，通知它们网络拥塞了。 隐式反馈：通过定时器方法，发送端每发一个帧就启动一个定时器，如在规定的时间内没有收到相应的ACK，则认为该帧丢失，如丢失率相当高，则认为网络发生了拥塞。 拥塞控制一般原理 拥塞控制所起的作用 拥塞控制一般原理 拥塞控制与流量控制的关系 拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。 流量控制是一个局部性的过程，往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量的控制。 拥塞控制算法 慢开始——拥塞窗口 发送方维持一个叫做拥塞窗口 cwnd (congestion window)的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。如再考虑到接收方的接收能力，则发送窗口还可能小于拥塞窗口。 发送方控制拥塞窗口的原则是：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，以便把更多的分组发送出去。但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入到网络中的分组数。 慢开始算法的基本原理 在主机刚刚开始发送报文段时可先设置拥塞窗口 cwnd = 1，即设置为一个最大报文段 MSS 的数值。 在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口加 1，即增加一个 MSS 的数值。 用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，可以使分组注入到网络的速率更加合理。 传输轮次(transmission round) 使用慢开始算法后，每经过一个传输轮次，拥塞窗口 cwnd 就加倍。 一个传输轮次所经历的时间其实就是往返时间 RTT。 “传输轮次”更加强调：把拥塞窗口 cwnd 所允许发送的报文段都连续发送出去，并收到了对已发送的最后一个字节的确认。 例如，拥塞窗口 cwnd = 4，这时的往返时间 RTT 就是发送方连续发送 4 个报文段，并收到这 4 个报文段的确认，总共经历的时间。 门限状态变量ssthresh 慢开始门限 ssthresh 的用法如下： 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，也可使用拥塞避免算法。 拥塞避免算法的思路是让拥塞窗口 cwnd 缓慢地增大，即每经过一个往返时间 RTT 就把发送方的拥塞窗口 cwnd 加 1，而不是加倍，使拥塞窗口 cwnd 按线性规律缓慢增长。 拥塞算法-拥塞避免 拥塞避免算法 当 cwnd ssthresh 时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。 拥塞避免算法的思路是让拥塞窗口 cwnd 缓慢地增大，即每经过一个往返时间 RTT 就把发送方的拥塞窗口 cwnd 加 1，而不是加倍，使拥塞窗口 cwnd 按线性规律缓慢增长。 当网络出现拥塞时 无论在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（其根据就是没有按时收到确认），就要把慢开始门限 ssthresh 设置为出现拥塞时的发送方窗口值的一半（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。 目的：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毕。 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 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 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 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 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 乘法减小(multiplicative decrease) “乘法减小“是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要出现一次超时（即出现一次网络拥塞），就把慢开始门限值 ssthresh 设置为当前的拥塞窗口值乘以 0.5。 当网络频繁出现拥塞时，ssthresh 值就下降得很快，以大大减少注入到网络中的分组数。 加法增大(add