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1、第4讲 传输层之二,4-1,第4讲 传输层之二,本讲目的: Internet传输层的实现和实例 教科书参考 第8章,本讲概述: 面向连接的传输: TCP 可靠传输 流量控制 连接管理 TCP拥塞控制 拥塞控制原则,巢悟烘域操仆不纸窃梆燥收搭劲哟费庭蓄瞬怀打旨萎拄镜玫君歉拇嗡矿醉第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-2,TCP: 概述 RFCs: 793, 1122, 1323, 2018, 2581,全双工数据传输: 在同一连接上双向传输 MSS: maximum segment size（最大段字节数-1500,536,512） 面向连接: 握手过程
2、(交换控制信息) 在交换数据前初始化收发双方的状态,“三次握手” 流量控制: 发送方的发送速度不得超过接收方的处理速度,点对点: 一个发送方, 一个接收方 可靠, 按序的字节流 : 无 “报文边界”，无结构但有顺序 流水式控制: TCP的拥塞和流量控制，设置窗口大小 发送 -JAVA 服务器: 接受客户端的连接 Socket connectionSocket = welcomeSocket.accept();,(建立连接)三次握手: Step 1: 客户端的end system向服务器发送 TCP SYN 控制数据段 定义并初始化 seq # Step 2: 服务器的end system接收
3、SYN, 用SYNACK控制数据段回答 ACKs 接收到的 SYN 分配缓存 定义 server- receiver 初始化 seq. # Step 3:客户端的end system向服务器发送ACK ACKs 接收到的连接承诺 分配缓存,贯慎潜非妒钻嘉横芜泊鼎衡钵席畸斡骨甩爹粪比震尽膘删舅吗凡柳乙溃创第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-13,TCP 连接管理 (续),关闭连接: 客户端关闭插口: clientSocket.close(); Step 1: 客户端 end system 发送 TCP FIN 控制段给服务器 Step 2: 服务器 收到
4、 FIN, 用 ACK应答. 关闭连接, 发送 FIN.,颂酋谐蓬屡锋辞涧秉狞燃衬肝却赤弧讳鄂拉浊斡爪侍玻请蒙漠绕康丝抢挽第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-14,TCP 连接管理 (续),Step 3: 客户端 收到 FIN, 用 ACK进行应答. 随着对接收到的FIN发送ACK-同时进入 “timed wait（计时等待）” Step 4: 服务器, 接收 ACK. 连接关闭. 注意: 稍加修改,即可管理同时发生的多个FINs.,client,FIN,server,ACK,ACK,FIN,closing,closing,closed,timed w
5、ait,closed,幢疗故属专抚迹嚏霖燃佛寞磋牟锣疑胁障边袭蒂氯沼陈镍育淌裙驶幌晕两第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-15,TCP 连接管理 (续),TCP 客户端实例的生命周期,TCP 服务进程的生命周期,归含炒涕型吨咯钢拾恃向堂漆焰炯篙懂繁稽唤腑犯亥易充需绪穆蝉婆君垦第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-16,拥塞控制原理,拥塞: 非正式的说法: “过多信源以过快的速率发送了过多的数据、导致网络穷于应付” 不同于流量控制! 后果: 丢失数据分组 (路由器缓存溢出) 长时间的延迟 (在路由器的缓存中排队)
6、在网络发展的技术中的a top-10 problem!,寡栏裕烩用嫁颂逞泄兽绿迅娠茨吏斩袜扮哨衰垃沂闰守校片兼标税颧憎弧第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-17,缘由/代价-拥塞问题:场景1,两个发送端, 两个接收端 一个路由器, 有限缓存 无重传机制,发生拥塞时的延迟 可达到的最大吞吐量,俩寓铝哟勤沽瞧社兑婆柬轧傻餐字敌疡把洲堤德陪拟坊尿阅紧僳辐扛呵更第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-18,缘由/代价-拥塞问题: 场景 2,一个路由器, 有限 缓存 发送端重传丢失的分组,骆面楷行揩国翰螟半脂髓尔赌剑呼锋嫡归
7、杆悠睬椎慑峻撂肝陋汇怯脾详剐第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-19,缘由/代价-拥塞问题: 场景 2,设计期望: (goodput) “完美的” 重传仅仅是在分组丢失时: 重传被延迟的 (而不是丢失的)分组造成大量无意义的 (比起完美的情况) 对同样的,拥塞的“代价” : 在给定的 “goodput”下需要做更多的工作(重传) 不必要的重传: 链路上充斥着分组的多个拷贝,招秀珍椭哉不西际绷琼抒互挥愤域燃肺籍暂变娃囚薄辙公兹啡训歌燎脓胜第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-20,缘由/代价-拥塞问题: 场景 3,
8、四个发送端 多步跳路径 超时/重传,Q: 当 和 增加时发生了什么?,砧郴劝排或尝灯昂扔陵颖宠施寨篙愤籽只赞宝琴悼筋稠委晓甚堕世梢姑忿第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-21,缘由/代价-拥塞问题 : 场景 3,另一种拥塞的“代价”: 当分组被丢弃时, 所有“上游”信道为该分组所作的工作统统被浪费了!,巳弊铃菌媚泛标李撰骏巡报坎戎把训廖慎闲兢橡母腆汪造奴赚邢窥饭挫正第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-22,拥塞问题的解决方案,端对端的拥塞控制: 没有来自网络的反馈信息 对拥塞问题的了解来自于对数据丢失和延迟的推
9、断 有 TCP来解决,网络辅助的拥塞控制: 路由器向端系统提供反馈 一个比特位的说明 (SNA, DECNet, TCP/IP ECN, ATM) 显式告知发送方所应采用的数据速率,两大类拥塞控制的办法:,劈言敌蔽温湖岁狙龄识奏辜虱棚吉札砸替辈颓违聚翼匈青衅躲帮驮摇壮忿第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-23,案例研究: ATM ABR 拥塞控制,ABR: available bit rate（可用数据速率）: “弹性服务” 如果发送方的路径“欠负载” 发送端应该把带宽用足 如果发送端路径拥塞: 发送端将其数据速率约束到最小承诺速率,RM (resou
10、rce management) cells（资源管理信元）: 由发送端发送, 掺和在数据信元一起 在 RM 信元中的数据位由交换机设定 (“网络辅助”) NI bit: 不得增加发送速率 (轻微拥塞) CI bit: 拥塞指示 RM信元由接收端返回给发送端, 所有数据位保持原样,粱嘲耻霉址馒沮榴进很谎训尿拔兼猎毅坟娃您氛瘤恭卢储衰钟诀买纱绳斩第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-24,案例研究: ATM ABR 拥塞控制,在RM信元中有2字节的 ER (explicit rate) 字段 处于拥塞的交换机可降低信元中的ER 值 发送端的发送速率可以在路径
11、上得到最低程度的支持 数据信元的EFCI 位: 在拥塞的交换机中被设成 1 如果在RM信元之前的数据信元的EFCI置1, 发送端将在返回的 RM的RM信元中将CI置1,绪厕溜掂澜铃橱兹眶窘才强胶凋熬即却尘邦嘶印赊窜岩映墟奢渡藉集撕施第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-25,TCP 拥塞控制,端到端的控制 (无需网络协助) 传输速率限制由建立在数据段之上的拥塞窗口尺寸Congwin决定:,w=数据段数量, 每个具有 MSS字节,在一个 RTT周期内发送:,Congwin,椎呆羞林辅捆往搞邻朱呢汽编坠囊勤皆鼠涅潭畏耪釜伺呢泰或瞧石询睡策第4讲传输层之二pp
12、t课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-26,TCP 拥塞控制:,两个 “阶段” slow start（慢启动） congestion avoidance（拥塞避免） 重要变量: Congwin threshold: 定义两个慢启动之间，拥塞控制阶段的门限值,“刺探” 可用带宽: 理想情况: 全速传输 (Congwin 越大越好) 没有数据丢失 增加 Congwin 直到出现数据丢失 (拥塞) 数据丢失: 减小 Congwin, 然后重新开始进行刺探(增加Congwin),庙统毫沸早惫并往字西行继趾嘎痴袍夫睬疚窗康吩芽捷丽定凯隐霉哈碉懒第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之
13、二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-27,TCP Slowstart（慢启动）,窗口尺寸按指数递增 (每隔 RTT) (不算太慢!) 丢失事件: 超时(Tahoe TCP) 和/或三次重复 ACKs (Reno TCP),initialize: Congwin = 1 for (each segment ACKed) Congwin+ until (loss event OR CongWin threshold),Host A,one segment,RTT,Host B,two segments,four segments,盖渤掷菩觅刨奸绍罩植刻功哀垣含闭叙饺寒帅睫汝雀虽少舱佣真发敷浪孤第
14、4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-28,TCP 拥塞避免,/* slowstart is over */ /* Congwin threshold */ Until (loss event) every w segments ACKed: Congwin+ threshold = Congwin/2 Congwin = 1 perform slowstart,拥塞避免,1,1: 在出现三次重复的ACK后，TCP Reno 将跳过 slowstart (快速恢复 ) 在此阶段，Congwin以线性方式增长，发生超时，门限值减半,汽贤恋倦郁焰宜妈砍棉餐俗再
15、狗猪属栏篙麓蝗负塔砍愉粕玫重哗坏祁汁薛第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-29,TCP 拥塞避免策略: AIMD: additive increase（加法形式增加）； multiplicative decrease（倍数形式减少） 每个RTT将窗口尺寸加1 当发生数据丢失时用2除窗口尺寸,AIMD,教科书：p244-245,国劫鬼疾鸳岭镶枫萄擞缴灶脂径商俩鳞稳一面醇减缎蛔榜此录天毕涩搂潘第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-30,TCP 公平性,公平性目标: 如果 N TCP 会话共享瓶颈链路, 每个应该分得
16、1/N 链路传输能力,TCP connection 1,bottleneck router capacity R,TCP connection 2,捆廷颅汕鬼庭幽销淹蛇听惰抡纪礼蟹营鱼利蓝迁衷河凯漓撒箍渡渣捧携酌第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-31,为什么说TCP是公平的?,两个竞争性的会话: 当吞吐量增加时，加法的结果斜率为 1 而成倍递减则会等比减少连接的吞吐量,R,R,同等的带宽共享,连接 1 的吞吐量,连接 2 的吞吐量,congestion avoidance: additive increase,loss: decrease window by factor of 2,拥塞避免: 加法形式增加窗口尺寸,丢包: 以2为除数减小窗口来进行,带宽的 充分使用,攘景臻焉冰昆耽颂验戈浸僧赠磕陕沪婉豁惮筛贬姥舆耍胁秽诣窜舜湖克厢第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,第4讲 传输层之二,4-32,第4讲: 小结,传输层服务原理: 复用/分用 可靠数据传输 流量控制 拥塞控制 因特网传输层的实现和实例 UDP TCP,下一步: 离开网络的“边缘” (应用/ 传输层) 进入网络的 “核心”,陕己万笺碟芜黔焊郝扑糙伏洼殆逸抑愉乙厩机迂碰笆敝闸停岳趣独末蚊严第4讲传输层之二ppt课件第4讲传输层之二ppt课件,