从控制理论的角度来看拥塞控制这个问题,可以分为开环控制和闭环控制两种方法:
开环控制就是在设计网络时事先将有关拥塞发生的所有因素考虑周到,一旦系统运行起来就不能在中途改正。
闭环控制是基于反馈环路的概念,包括如下措施:
监测网路系统以便检测拥塞在何时、何地发生
把拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方
调整网络系统的行动以解决出现的问题。
拥塞控制方法
因特网建议标准RFC2581定义了进行拥塞控制的四种算法,即慢开始(Slow-start)、拥塞避免(Congestion Avoidance)、快重传(Fast Restrangsmit)和快回复(Fast Recovery)。我们假定:
数据是单方向传送,而另外一个方向只传送确认
接收方总是有足够大的缓存空间,因为发送窗口的大小由网络的拥塞程度来决定。
慢开始算法
最初的TCP在连接建立成功后会向网络中发送大量的数据包,这样很容易导致网络中路由器缓存空间耗尽,从而发生拥塞。因此新建立的连接不能够一开始就大量发送数据包,而只能根据网络情况逐步增加每次发送的数据量,以避免上述现象的发生。具体来说,当新建连接时,cwnd初始化为1个最大报文段(MSS)大小,发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据,每当有一个报文段被确认,cwnd就增加至多1个MSS大小。用这样的方法来逐步增大拥塞窗口CWND。这里用报文段的个数的拥塞窗口大小举例说明慢开始算法,实时拥塞窗口大小是以字节为单位的。如下图:
拥塞避免算法
让拥塞窗口缓慢增长,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。这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长。
慢开始和拥塞避免轮换机制
为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞,还需设置一个慢开始门限ssthresh状态变量。ssthresh的用法如下:
当cwnd<ssthresh时,使用慢开始算法。
当cwnd>ssthresh时,改用拥塞避免算法。
当cwnd=ssthresh时,慢开始与拥塞避免算法任意。
乘法减小和加法增大
乘法减小:是指不论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段,只要出现超时,就把慢开始门限减半,即设置为当前的拥塞窗口的一半(于此同时,执行慢开始算法)。当网络出现频繁拥塞时,ssthresh值就下降的很快,以大大将小注入到网络中的分组数。
加法增大:是指执行拥塞避免算法后是拥塞窗口缓慢增大,以防止网络过早出现拥塞。
快重传和快恢复
一条TCP连接有时会因等待重传计时器的超时而空闲较长的时间,慢开始和拥塞避免无法很好的解决这类问题,因此提出了快重传和快恢复的拥塞控制方法。
快重传算法并非取消了重传机制,只是在某些情况下更早的重传丢失的报文段(如果当发送端接收到三个重复的确认ACK时,则断定分组丢失,立即重传丢失的报文段,而不必等待重传计时器超时)。快重传要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认(为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方)而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定,发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段,而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。如下图:
快恢复算法:
当发送方连续收到三个重复确认时,就执行“乘法减小”算法,把ssthresh门限减半。但是接下去并不执行慢开始算法。
考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认,所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法,而是将cwnd设置为ssthresh减半后的大小,然后执行拥塞避免算法。如下图:
UDP
UDP应用
由于UDP是不可靠的、无连接的服务并且传输效率高,所以UDP应用的特点就是需要实时数据,可以允许丢包。所以QQ、视频软件、TFTP 简单文件传输协议(短信)等都是UDP应用。
UDP的实现
由于在IP地址中存在一些广播地址,UDP主要是通过它们来实现的结语: IT即互联网技术,从事的工作和网络有很大的关系,前端要负责和后台(服务器)进行交互,其必然得经过网络,所以懂点网络知识有很大的帮助。
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