计算机网络课件：4_7_6 TCP协议的流量控制与拥塞控制

1、第七章 传输层第六节 TCP协议的流量控制与拥塞控制通知窗口（advertised window）是接收端根据接收能力确定的窗口值，又称接收窗口；在数据交互的过程中，接收端可以根据自己的资源情况，随时动态调整对方的发送窗口大小。流量控制（flow control）：目的是发送方控制发送速率，使之不超过接收方的接收速率，防止报文丢失。一、TCP窗口与流量控制利用滑动窗口协议实现有2400字节空闲缓冲区非零窗口通告零窗口通告不再发送额外确认非零窗口通告坚持定时器如果额外确认（非零窗口通告）丢失，发送方将永远地等待对方，出现死锁；为防止死锁，TCP为每个连接使用一个坚持定时器；发送方收到零窗口确认时

2、，启动坚持定时器；当坚持定时器到期，发送方发送一个特殊的探测报文，提醒接收端：确认已丢失，必须重传；坚持定时器的值设置为重传时间值，如果仍无应答则再次发送，并将此值加倍，直到门限值60秒。二、TCP窗口与拥塞控制拥塞控制用于防止由于过多的报文进入网络而造成路由器与链路过载情况的发生；流量控制的重点是放在点-点链路的通信量的局部控制上；拥塞控制的重点是放在进入网络报文量的全局控制上。网络拥塞的基本概念网络出现拥塞的条件写为： 对网络资源的需求网络可用资源造成网络拥塞的原因十分复杂，涉及到链路带宽、路由器处理分组的能力，以及路由选择算法、流量控制算法等。对于网络整体来说，网络报文的增加会使网络通信

3、负载过重，引起报文传输延时增大或丢弃。拥塞控制的作用饱和状态死锁线性增长拥塞控制算法通过限制进入网络的报文或丢弃部分报文避免吞吐量下降和死锁。负载吞吐量理想的拥塞控制无拥塞控制实际的拥塞控制轻度拥塞拥塞拥塞窗口的概念拥塞窗口 (congestion window) 是发送方根据网络拥塞情况确定的窗口值。发送方在确定发送窗口时，应该取“通知窗口”和“拥塞窗口 ”中的较小值。未发生拥塞时， “通知窗口”=“拥塞窗口 ”拥塞控制方法慢开始和拥塞避免发送方维持一个拥塞窗口 cwnd 状态变量，大小取决于网络的拥塞程度，并且动态变化。发送方控制拥塞窗口的原则：没有拥塞，窗口增大；出现拥塞，窗口减小。 如

4、何发现网络出现拥塞？路由器是否丢弃分组！（网络中传输的分组总量较大，超过路由器的接收能力。）拥塞窗口初始值 cwnd=1，即一个最大报文段 MSS 。开始后，窗口值按二进制指数方式增长。慢开始算法的原理 慢开始：一种试探着逐步增大的方法，比突然将很多报文发送到网络上要“慢”发送方接收方发送 M1 确认 M1发送 M2M3 确认 M2M3 发送 M4M7 确认 M4M7 cwnd = 1 cwnd = 2 cwnd = 4 发送 M8M15cwnd = 8 tt轮次 1轮次 2轮次 3发送方每收到一个对新报文段的确认（重传的不算在内）就使 cwnd 加 1。设置慢开始门限状态变量 ssthres

5、h为避免拥塞窗口增长过快引起网络拥塞，需要定义一个新的参数：慢开始门限值（阈值）；当窗口大小达到门限后，使用 拥塞避免算法；思路是让拥塞窗口 cwnd 缓慢地增大，即每经过一个往返时间就把窗口值加 1，而不是加倍，使拥塞窗口 cwnd 按线性规律缓慢增长。拥塞窗口与ssthresh的关系当 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。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

6、拥塞时的发送方窗口值的一半（但不能小于2）。拥塞窗口 cwnd 重新设置为 1，执行慢开始算法。慢开始和拥塞避免算法的实现举例 当 TCP 连接进行初始化时，将拥塞窗口置为 1。2216慢开始门限的初始值设置为 16 个报文段，即 ssthresh = 16。“乘法减小”24681012141618200048122024拥塞窗口 cwndssthresh的新值网络拥塞指数规律增长ssthresh 的初始值慢开始慢开始慢开始拥塞避免“加法增大”拥塞避免“加法增大”传输轮次快重传与快恢复快重传：接收方及时向发送方连续3次发出“重复确认”，要求发送方尽早重传未被确认的报文。连续收到3个重复确认的拥

7、塞控制过程快恢复：每次收到“重复确认”时，拥塞窗口设为原来的1/2，执行拥塞避免算法，窗口按线性方式增长。发送窗口的概念接收端根据自己的接收能力给出一个合适的接收窗口（rwnd），写入TCP报头，通知发送端。又称为通知窗口（advertised windows）；从流量控制的角度，发送窗口一定不能超过接收窗口，其上限值应该等于接收窗口与拥塞窗口中最小的一个，以限制发送端的报文发送速率。Min（rwnd，cwnd）习题20、以下关于的坚持计时器描述中，错误的是（ ）设置坚持计时器的目的是控制报文确认与等待重传的时间当发送端的TCP收到一个零窗口通知时，就启动坚持计时器当坚持计时器时间到，发送端的TCP就发送一个零窗口探测报文坚持计时器的值设置为最大60秒A计算与问答8、假设TCP拥塞控制的AIMD算法中，慢开始ssthresh1的阈值设置为8，当拥塞窗口上升到12时，发送