TCP拥塞

1. TCP拥塞的原因?什么情况会造成TCP拥塞发生?

当网络传输过程中资源不够用时发生,比如带宽的限制,交换节点的缓存和处理机等,都是网络的资源。

2. 慢启动和拥塞避免
慢启动

发送方维护一个拥塞窗口的状态变量,拥塞窗口的大小根据网络状况动态变化大小。拥塞窗口以字节为单位。

TCP传输首先经历慢启动,慢启动是一个乘法级的增长,A给B传输一个包,B收到,返回2,A收到2,给B传输2个包(2和3),B收到2和3,返回4,A继续给B发送4个包(4,5,6,7)。每一次B只要正确收到所有的包,就会返回下一个包的序号,这个序号也是即将要发送的个数。


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拥塞避免

当数据传输中丢包时,慢启动达到峰值sstresh,会触发拥塞避免。比如A给B传输8,9,10,11,12,13,14,15,B没有收到12,但是收到了13,14,15,那么会触发3次12 的响应,这三次是13,14,15这三个包触发的。实际传输过程中,这些包是以字节的形式传输的。慢启动结束的判断条件就是收到3次重复确认。这时慢启动结束,并且开始快速重传,进入快速恢复阶段。拥塞避免变为加法级别的传输,每次拥塞窗口加1,线性增长。

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上图中显示早期的TCP版本遇到三个重复应答时执行的是从头慢开始,后来改为了快恢复,我认为是随着互联网的发展,带宽不再是很大的问题,所以之前的措施过于保守,因此废弃掉了。

可以根据下图比较彻底丢包和收到3次重复确认时TCP的策略。

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3. 快重传和快恢复

快重传:发送方一旦收到3个连续重复确认,立即重传。
快恢复:发送方认为只要能收到确认网络就没有阻塞,把慢启动峰值降为当前一半,并以此数值作为拥塞窗口的大小开始拥塞避免阶段。

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4. 什么时候重新慢启动,什么情况拥塞避免?

发送方判断网络拥塞的条件是没有收到确认,有可能是其他原因导致确认丢失,但是发送方不做区分全当做拥塞处理。这时拥塞窗口的峰值减小为之前的一半,然后重新开始慢启动阶段。

发送方收到3个相同确认信息,认为网络没有阻塞,开始快速重传和快速恢复。

5. 拥塞避免算法只有TCP拥塞时会触发么?
路由器的丢弃策略 && 全局同步

路由器按照先进先出的规律处理到达的数据包分组。当路由器缓存不下新到来的数据包就会丢掉尾部的分组。这就是尾部丢弃策略。

尾部丢弃策略导致分组丢失,网络中有大量的TCP链接,尾部丢弃策略会影响到许多TCP链接,所有TCP链接一同进入慢启动阶段,会使网络通信量突然下降,这就是全局同步。

路由器随机早期检测(randomEarly detection)

这是为了避免全局同步发生路由器执行的算法。

RED算法的核心就是,计算路由器中队列的平均长度,和新到来的分组大小作对比,将分组加到队列尾部,或者按照某一概率将分组丢弃。这样做的结果也会导致一些TCP重新慢启动,但至少不是全部挂掉。

具体细节:

使路由器的队列维持两个参数,即队列长队最小门限min和最大门限max,每当一个分组到达的时候,RED就计算平均队列长度。然后分情况对待到来的分组:

①平均队列长度小于最小门限——把新到达的分组放入队列排队。

②平均队列长度在最小门限与最大门限之间——则按照某一概率将分组丢弃。

③平均队列长度大于最大门限——丢弃新到达的分组。

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