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news 2025/11/1 5:10:19

网站建设-好发信息网,开封+网站建设+网络推广,山东省临沂建设局网站,中云建设集团网站文章目录一、TCP的流量控制1、利用滑动窗口实现流量控制【⭐⭐⭐】2、如何破解【死锁】局面❓二、TCP的拥塞控制1、拥塞控制的一般原理① 解决网络拥塞的误区② 拥塞控制与流量控制的关系【重点理解✔】2、TCP的拥塞控制方法① 接收窗口【rwnd】与拥塞窗口【cwnd】② 慢开始和拥… 文章目录一、TCP的流量控制1、利用滑动窗口实现流量控制【⭐⭐⭐】2、如何破解【死锁】局面❓二、TCP的拥塞控制1、拥塞控制的一般原理① 解决网络拥塞的误区② 拥塞控制与流量控制的关系【重点理解✔】2、TCP的拥塞控制方法① 接收窗口【rwnd】与拥塞窗口【cwnd】② 慢开始和拥塞避免算法③ 快重传和快恢复算法三、总结与提炼一、TCP的流量控制 1、利用滑动窗口实现流量控制【⭐⭐⭐】对于滑动窗口在上面也提到过了在流量控制这一块就要利用到这个滑动窗口的机制去实现两个主机之间的通信 [流量控制的目的]让发送方的发送速率不要太快要让接收方来得及接收然后来说一下很重要的例子要注意理解与后面的三次握手紧密度非常之大首先在建立连接的时候B就告诉了A“我的接收窗口rwnd 400”。表示主机B的接受窗口最多可以接收400B的大小然后设置了一个100字节长的报文段即DATA 100数据报文段序号的初始值设置为1即seq 1然后一开始主机A就向B发送了100B的大小第一个字节序号为1 然后再发100B第一个字节序号为为101 但是在接下来的数据接收中A主机继续向B主机发送了从[201]开始的数据但在途中丢失了。此时主机B发现主机A没有再发送数据过来了因此向它发送过去一个确认报文段【ACK】是一个确认字段我们在TCP的首部格式中有说到过只有当ACK 1 时ack才有效【ack】是表示当前主机希望收到的下一个数据的首字节号即确认字段的值【rwnd】表示接收窗口接收方主机B将此窗口设置为300表示它只能接收300大小的数据字节而且是从201开始到500的这段范围也就限定了主机A的发送窗口从400-300 因为前200个字节的数据主机B已经完全接收了所以主机A将其发送窗口向前滑动200字节⛸将首字节号设置为201B窗口大小设置为300B。但是因为主机A没有接收到主机B从201~300字节的数据的回应便开始启动这一块的超时计时器接下去主机A就向主机B分别发送了301B - 400B以及401B - 500B的数据此时接收窗口就满了。但此时主机A发现前面201~300B的超时计时器时间到了但是主机B还是没有发来相关的响应于是重新发送了一次从201开始的这100个数据报文段这也就是我们在上面讲到过的【超时重传】然后接下去主机B就发送了一条确认说“前面的500B我已经全部收到现在我的接受窗口大小变为100下一次希望收到501B为初始字节的数据”那此时主机A就可以确认主机B已经全部收到了500B之前的所有数据于是便会将自己的发送窗口后移300个B到501B的位置接下去主机A又发送过来符合的100B数据于是主机B的接受窗口就满了。此时主机B就发送回一个确认报文说“前面的600B我已经全部收到现在把你的发送窗口变为0不要再发送数据了” 从上面就可以看出主机B实现了三次流量控制第一次将主机A的发送窗口大小从400-300第二次从300-100第三次就是从100-0通过【rwnd】这个接收窗口的控制就使得主机A的发送窗口呈现出一个动态变化的趋势也就是我们前面在讲到窗口值是在动态变化的 2、如何破解【死锁】局面❓ 但是主机A要何时才能继续向主机B发送数据呢❓也就是当主机B重新发出一个新的窗口值为止。B主机会在它的接收缓存中腾出一些地方把缓存当中的数据[主机A发送过来的600B]上交给了应用层后它的接收缓存中就又可以有一些存储空间了于是这个时候主机B就又会向主机A发送一个rwnd 400的报文段告诉它你现在可以将自己的发送窗口设置为400并且开始发送数据了。但是这个报文段呢若是在传输的过程中丢失了(〃目)主机A就收不到此时主机B一直在等待主机A发送新的数据过来主机A呢也等待主机B发送一个报文段过来告诉自己可以发数据了于是它们就开始了一段漫长的等待{以上这个局面叫做【死锁】是双方在数据传输过程中很可能会出现的一个现象那要怎么去解决这个局面呢 TCP为每一个连接都设有一个【持续计时器】当连接的一方收到对方的零窗口通知后就会启动这个计时器。也就是当前的主机A接下去呢它会发送一个【探测报文段】这个报文段中会有1B的数据发送过去之后若是接收方给出的窗口值依旧是0那么主机A就会重新设置持续计时器。在这个时候呢主机B可能已经收到了应用层的通告可以继续接收数据了如果不是零那么死锁的僵局就可以打破了。从上述流量控制就可以看出TCP真的是非常的严谨很好得控制了每一次数据的传输o((ω ))o 二、TCP的拥塞控制 1、拥塞控制的一般原理首先来看看什么叫做【拥塞】【拥塞】在某段时间内若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分网络的性能就要变坏 ∑对资源的需求可用资源 ① 解决网络拥塞的误区很多人就认为解决网络拥塞的问题只需要增加一些资源即可把节点缓存的存储空间扩大❌把链路更换为更高速率的链路 ❌把节点处理机的运算速度提高 ❌ 其实对于上面的这几种做法都是不可行的网络拥塞并没有想象中的那么简单可能你单纯地解决了某个表现的问题但是会引发出一些其他层次的问题。例如说丢弃一些路由器分组时这一分组的源点就会重传这一分组但是这又会间接导致更多的分组流入网络和被网络中的路由器丢弃那其实我们可以看到若只是采用一些简单的做法在许多情况下非但不能解决网络的拥塞问题而且还可能使网络的性能更坏所以我们要采取更加有效的方法 ② 拥塞控制与流量控制的关系【重点理解✔】在上一模块我们讲到了流量控制现在又说到了拥塞控制那你可能会想它们之间会不会存在着什么关系呢一起来看看对于【拥塞控制】而言其实就是要防止过多的数据注入到网络使得网络中的路由器或链路不至于过载而且它是一个全局性的过程会接收到不同主机、路由器所发送过来的数据那么这个中心的交换节点就会同时被使用从而到导致繁忙进而造成拥塞可是呢接收方在这么繁忙的情况下又很难去知道、去查询是哪个主机出了问题对于【流量控制】而言要做的就是抑制发送端发送数据的速率以使接收端来得及接收。它是一个点对点通信量的控制是个端到端的问题可能在看了上面的叙述后依旧有点模糊没关系我通过一个生活中的小场景来叙述一下其实对于它们二者可以看作为一个水龙头通过管道向水桶放水。对图a来说它只有一个很小的桶因为来不及接收从水管中注入的水因此就告知水龙头那边的人【将水龙头拧得小一些以此来减缓放水的速率】这种两端之间的通信就叫做流量控制相反对图b来说它拥有一个很大的桶完全可以接得下从水管中流过来的水但是呢水管中间可能因为一些内部的各种污垢造成了拥塞然后可以看到水管的上方已经积蓄了很多的水因此就需要和管水龙头一方的人说【将水龙头拧得小一些以此来减少流入水管内部的水量】这种内部的缓解就相当于是拥塞控制对于同样的请求都是将水龙头拧得小一些但是目的却不一样。对照它们的原理之后若是读者能明白那也就懂了它们之间的区别 2、TCP的拥塞控制方法了解了拥塞控制的一半原理接下去我们来聊聊TCP面对这样的拥塞状况是如何应付的为了集中讨论拥塞控制假定数据是单方向传送的对方只传送确认报文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 ① 接收窗口【rwnd】与拥塞窗口【cwnd】在流量控制中我们提到了rwnd接收窗口是由接收方维护的。表示接收方示意发送方自己可以接受的数据大小以此来控制发送方发送数据的大小在拥塞控制中我们再来聊聊一种窗口叫做cwnd拥塞窗口它呢是由发送方维护的。它的大小取决于网络的拥塞程度并且是动态变化着的。因为上面我们假定接收方的接收窗口足够大因为发送方只需要考虑拥塞窗口的大小即可【发送方控制拥塞窗口的原则】只要网络没有出现拥塞拥塞窗口就可以增大一些将更多的数据发送出去以此来提高网络利用率当网络出现拥塞或可能要出现拥塞时就把拥塞窗口减小一点减少注入到网络的分组数以便缓解网络出现的拥塞发送方如何知道网络出现了堵塞没有按时收到对方的确认报文超时重传计时器启动便判断出网络出现了拥塞来总结一下这两个窗口【接受窗口 rwnd】由接收方维护会根据接收缓存设置的值并告知给发送方反映接收方容量【拥塞窗口 cwnd】由发送方维护会根据自己估算的网络拥塞程度而设置的窗口值反映网络当前容量 ② 慢开始和拥塞避免算法接下去我们来介绍一下拥塞控制中的算法首先是慢开始和拥塞避免算法这两种它们是配合使用的【慢开始算法原理】由小到大逐渐将数据字节注入到网络中即逐渐增加拥塞窗口的数值接着你要知道一个东西叫做最大报文段SMSS因为慢开始规定每收到一个新的报文段后可以把拥塞窗口增加最多一个SMSS的值。然后通过下面这个例子来介绍一下慢开始算法从上图可以看出对于发送方它首先设置【cwnd 1】发送出第一个报文段然后接收方确认了这个报文段再发送回一个确认报文段这一点我们在前面TCP流量控制中也有说到过这么一趟来回就叫做一个轮次也可以叫做往返时延RTT经过了一个往返时延后发送方便扩大拥塞窗口令【cwnd 2】连续发出了两个报文段然后接收方那个接收到之后就进行了返回确认这是第二轮的RTT那发送方收到这两个确认报文段之后便继续扩大自己的拥塞窗口令【cwnd 4】一样接收方接收到之后又会返回确认这是第三轮的RTT依此类推。。。发送方若是试探到本网络的拥塞状况良好就会不断地增加自己的拥塞窗口尽快地将数据发送出去。这种慢开始的策略可以使得网络拥塞的概率减小↓ 从上可以知道拥塞窗口在慢开始算法下会不断地增大但是若是太大也不好也会造成过多的数据涌入导致网络拥塞因此便有了[慢开始门限ssthresh]这么一个状态变量它的用法如下当【cwnd ssthresh】时使用上述的慢开始算法当【cwnd ssthresh】时停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法当【cwnd ssthresh】时即可使用慢开始算法也可使用拥塞避免算法【拥塞避免算法原理】让拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长每个轮次RTT只加1 然后我们便可以通过下面这张曲线图来看出TCP的拥塞窗口cwnd是如何变化的这一块可以听一听王道这个小姐姐讲的还是蛮不错的 5.3.5 TCP拥塞控制③ 快重传和快恢复算法然后再来简单介绍一下快重传和快恢复这两个算法【快重传算法原理】让发送方尽早知道发生了个别报文段丢失的情况若发送发一连收到三个重复确认便会立即重传接收方需要的报文段对于这三次报文的重复确认就是我们前面介绍过的冗余ack 【快恢复算法原理】当发送端收到连续三个重复的确认时不执行慢开始算法而是执行快恢复算法算法对于慢开始算法而言会使拥塞窗口降到1后再使用拥塞避免算法慢慢升回到调整后的慢开始门限值对于快恢复算法而言不会使拥塞窗口降到最小值1而是降到门限值ssthresh / 2的位置然后再次执行拥塞避免算法使拥塞窗口缓慢地线性增大以下是【TCP拥塞控制】的整个流程图可以再对照回顾一下三、总结与提炼来总结一下本文所学习的内容首先我们谈到了有关TCP的流量控制在双方进行数据收发过程中为了防止发送方发送的数据接收方无法接受或者是过载难以接受于是便使用到了【滑动窗口】的机制去进行了一个收与发的限制通过发送方和接收方不断地来回响应以此让我们看出TCP协议的严谨性接着我们又谈到了有关TCP的阻塞控制。首先清楚了它与流量控制之间的区别以及它们之间的联系为了方便大家理解我用到了水桶接水的案例对它们做了区分。最后我们又细细地谈了谈有关TCP如何去实现一个阻塞控制清楚了两个窗口分别是【rwnd】接受窗口和【cwnd】拥塞窗口也见识了TCP在进行阻塞控制时使用到的【慢开始和拥塞避免算法】、【快重传和快恢复算法】湖不过只是浅浅地提了一下没有非常深入有兴趣的小伙伴可以再去多了解一些里面的细节 2023年2月20日随记✍
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