TCP拥塞控制机制慕课视频播放-网络技术与应用-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

每个人都体验过由于交通拥塞而造成堵车的感受

如果交通拥塞严重的话

可能会造成整个的交通瘫痪

在网络里面也是这样

如果网络造成拥塞的话有可能会丢失报文

如果拥塞严重的话有可能使得整个网络处于瘫痪状态

下面我们来学习TCP的拥塞控制机制

首先分析网络发生拥塞现象和原因

然后再来学习TCP避免和消除拥塞的机制

拥塞是指分组交换设备当中

经过某条链路的流量超出了链路的传输能力

使得输出队列中等待输出的报文越来越多

以至于发生队列溢出

造成报文丢失的情况

比如这样一个分组交换设备当中

端口1 2 3三个端口输入的数据根据转发表以及目的地址

都需要从端口4转发出去

有可能造成端口4输出队列溢出

然后丢失报文

什么情况会造成这种结果呢

如果端口1 2 3三个端口输入速率之和大于

端口4的输出速率的话

就有可能造成这种现象

这个时候端口4所连接的链路就发送了拥塞

从这个现象可以看出来

发生拥塞的原因主要和网络流量的分布状态有关

如果提高转发结点的性能并不能消除拥塞

解决拥塞的最简单的办法是控制发送端的发送流量

怎么样来确定网络发生拥塞了呢

网络在传输TCP报文过程当中

如果丢失报文就说明发送了拥塞

这个和我们前面差错控制机制当中所说的

发送端要进行重传的条件是一致的

如果报文丢失了发送端要重新发生数据

发送端一旦要重传数据了

说明网络就发送拥塞了

就要调整发送端的发送流量

在确定网络发生拥塞的情况下

怎么调整发送端的发送流量呢

发送端的发送流量是根据具体的情况有不同的调整幅度

比如像这样一种情况

丢失的报文并不多发生的拥塞不严重

因此在调整流量的时候

不需要大幅度调整流量

对于这样一些情况

发送过程当中大量的报文丢失

说明拥塞很严重

所以调整流量的时候需要大幅度调整

对于发送端来说

怎么调整流量呢

控制流量的依据有两个方面

一个是接收端的处理能力

第二个是网络状态

接收端的处理能力可以通过确认应答当中的窗口字段

告诉发送端

网络的状态怎么确定呢

网络的状态用拥塞窗口表示

TCP拥塞控制机制的目标是网络能够承载的

发送端到接收端的流量

把这个流量称为拥塞窗口

前面说过

发送窗口是根据接收端公告的窗口字段值以及网络状态

确定的

现在就可以告诉大家网络的状态就是拥塞窗口

也就是发送端的发送的实际窗口的值

就是拥塞窗口和接收端公告的窗口之间的最小值

也就是说发送端控制流量的过程

就是改变拥塞窗口的值的过程

怎么来做呢

特别是一开始发送数据的时候

根本就不知道网络的状态是什么样的状态

下面来看一下控制流量的原则

首先在开始的时候探测网络的状态

这个通过慢启动过程

然后发送端不断感知网络是否发生拥塞

是否发生拥塞的依据是是否丢失报文

也就是发送端是否要重传

根据感知到的拥塞状态判别拥塞程度

拥塞程度可以有两种情况判别

因为发生了重传就说明发生了拥塞

如果重传是因为定时器溢出要重传

那么它的拥塞比较严重

如果接收到4个确认序号相同的应答

那么也是要重传

这是另外一种情况

根据重传的程度判断拥塞的程度

选择流量调整的策略

流量调整策略有两种

一种是重新返回到慢启动状态

第二种是进入到拥塞避免状态

下面来详细了解一下什么事慢启动和拥塞避免

首先在开始的时候采用慢启动过程

来探测网络的状态

也就是相当于摸着石头过河

TCP连接建立的时候先发送一个TCP报文

当接收到接收端返回的应答时

再发送2个TCP报文

以此成倍增大

一直到什么时候呢

一直达到接收端公告的窗口值

或者是发生了报文丢失

报文丢失有两种情况

一种是重传定时器溢出

还有一种是接收到4个确认序号相同的应答

那么下面看一下这两种情况的不同调整方案

当重传定时器溢出的时候

它调整拥塞窗口的过程是这样

首先重新开始慢启动过程

慢启动过程一直到什么时候为止呢

一直达到当前拥塞窗口的一半作为慢启动阈值

慢启动一直达到这样一个阈值的时候

不能采用慢启动这种方式了

就进入到拥塞避免过程

什么是拥塞避免呢

就是线性增长拥塞窗口的值

逐步接近原来的拥塞结点

比如原来拥塞点是Y

那么慢启动的阈值就是二分之Y

就是重新慢启动以后

一直达到二分之Y的时候就不能再用慢启动的方式了

要用线性增长的方式

这是重传定时器溢出的流量控制方案

如果是连续接收到多个重复确认应答的情况

怎么来调整呢

首先如果在某个点上

连续4次接收到确认序号的应答

那么流量就降低到拥塞窗口的一半

然就进入线性增长

连续4次接收到确认序号相同的应答时的拥塞窗口的值是Y1

降低到一半是二分之Y1

这个时候进入线性增长状态

这是连续接收到4个相同确认应答的流量调整方案

所以TCP避免和消除拥塞的机制应该是这样

在TCP连接刚建立的时候

发送端通过逐步增大拥塞窗口

来探测网络能够承载的流量

当发送端检测到有TCP报文丢失的时候

立即向下调整拥塞窗口

检测TCP报文丢失的方法有两种

一种是发送端的重传定时器溢出

第二种是连续接收到多个重复确认应答

TCP报文丢失的程度不同

调整拥塞窗口的方法也不同

这就是TCP协议的拥塞控制机制的全部内容

网络技术与应用课程列表：

先导语

-课程先导语

--先导语

第1讲概论

-1.1 网络内涵

--网络内涵

-1.2 互联网发展过程

--互联网发展过程

-1.2 互联网发展过程--作业

-1.3 交换方式

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-1.3 交换方式--作业

-1.4 计算机网络体系结构和协议

-1.4 计算机网络体系结构和协议--作业

-第一讲内容的启示

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-例题分析

--例题分析

-测验--作业

第2讲数据通信基础

-本讲内容简介

--2.0 数据通信基础

-2.1 数据传输系统

--2.1 数据传输系统

-2.1 数据传输系统--作业

-2.2 信号

--2.2 信号

-2.2 信号--作业

-2.3 编码和调制

--2.3-1 编码

--2.3-2 调制

-2.3 编码和调制--作业

-2.4 差错控制

--2.4-1 差错控制—检错码

--2.4-2 差错控制—确认和重传

-2.4 差错控制--作业

-2.5 传输媒体

--2.5 传输媒体

-2.5 传输媒体--作业

-2.6 Packet Tracer6.2使用说明

--2.6 Packet Tracer6.2使用说明

-第二讲内容的启示

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-例题分析

--例题分析

-测验--作业

第3讲以太网

-以太网发展过程与内容简介

--3.1 以太网发展过程和本讲内容简介

-以太网发展过程与内容简介--作业

-3.1 总线形以太网

-3.1 总线形以太网--作业

-3.2 网桥与冲突域分割

--3.2-1 网桥与冲突域分割

--3.2-2 网桥工作过程演示

-3.2 网桥与冲突域分割--作业

-3.3 交换式以太网与VLAN

--3.3-1 VLAN与广播域分割

--3.3-2 单交换机VLAN划分过程

--3.3-3 跨交换机VLAN划分

--3.3-4 跨交换机VLAN划分配置过程演示

-3.3 交换式以太网与VLAN--作业

-3.4 以太网标准

--3.4 以太网标准

-3.4 以太网标准--作业

-第三讲内容的启示

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-例题分析

--例题分析

-案例设计

--案例设计

-测验--作业

第4讲无线局域网

-本讲内容简介

--无线局域网

-4.1 无线局域网概述

--4.1-1 无线数据传输

--4.1-2 无线局域网体系结构

-4.1 无线局域网概述--作业

-4.2 无线局域网应用方式

--4.2 无线局域网组网方式

-4.2 无线局域网应用方式--作业

-4.3 无线局域网MAC层

--4.3-1 无线局域网的MAC帧

--4.3-2 DCF和CSMA/CA

-4.3 无线局域网MAC层--作业

-4.4 终端接入无线局域网过程

--4.4 终端接入无线局域网过程

-4.4 终端接入无线局域网过程--作业

-4.5 无线局域网设计和分析

--4.5-1 无线局域网设计

--4.5-2 无线局域网设计演示实验

-第四讲内容的启示

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-例题分析

--例题分析

-测验--作业

第5讲 IP和网络互连

-本讲内容简介

-- IP与网络互连

-5.1 网络互连机制

--5.1 网络互连机制

-5.1 网络互连机制--作业

-5.2 网际协议

--5.2-1 IP-分类编址

--5.2-2 IP-无分类编址

--5.2-3 IP-分组格式

-5.2 网际协议--作业

-5.3 IP分组传输过程

--5.3 IP分组传输过程

-5.3 IP分组传输过程--作业

-5.4 路由表建立过程

--5.4-1 人工配置静态路由项

--5.4-2 路由协议与动态路由项

-5.4 路由表建立过程--作业

-5.5 IP over以太网

--5.5 IP Over以太网

-5.5 IP over以太网--作业

-5.6 三层交换机与VLAN间通信过程

--5.6-1 多端口路由器实现VLAN间通信过程

--5.6-2单臂路由器实现VLAN间通信过程

--5.6-3 三层交换机实现Vlan间通信过程

--5.6-4 三层交换机实现VLAN间通信过程演示实验

--5.6-5 互联设备之间的区别

-5.7 Internet控制报文协议

--5.7 Internet控制报文协议

-5.7 Internet控制报文协议--作业

-第五讲内容启示

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-案例设计

-例题分析

-测验--作业

第6讲 Internet接入技术

-本讲内容简介

--本讲内容简介

-6.1 Internet接入控制机制

--6.1 Internet接入控制机制

-6.1 Internet接入控制机制--作业

-6.2 以太网和ADSL接入技术

--6.2-1 通过以太网接入Internet过程

--6.2-2 通过ADSL接入Internet过程

-6.2 以太网和ADSL接入技术--作业

-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器

--6.3-1 家庭局域网接入方式

--6.3-2 家庭无线路由器的配置

-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器--作业

-6.4 接入综合演示实验

--6.4 接入综合演示实验

-6.4 接入综合演示实验--作业

-第六讲内容的启示

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-例题分析

--第六讲例题分析

-测验--作业

第7讲传输层

-本讲内容简介

--传输层

-7.1 传输层服务特性

--传输层服务特性

-7.1 传输层服务特性--作业

-7.2 端口号

--端口号

-7.3 用户数据报协议UDP

--用户数据报协议UDP

-7.3 用户数据报协议UDP--作业

-7.4 传输控制协议TCP

-7.4 传输控制协议TCP--作业

-第七讲内容启示

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-例题分析

--例题分析

-测验--作业

第8讲应用层

-本讲内容简介

-- 应用层

-8.1 应用结构

--应用结构

-8.1 应用结构--作业

-8.2 域名解析

--8.2-1 域名结构与资源记录

--8.2-2 域名解析过程

--8.2-3 DNS演示实验

-8.2 域名解析--作业

-8.3 动态主机配置协议

--8.3-1 动态主机配置协议

--8.3-2 DHCP无中继演示实验

--8.3-3 DHCP中继演示实验

-8.3 动态主机配置协议--作业

-8.4 万维网

-- 万维网

-8.4 万维网--作业

-8.5 电子邮件

--html

-8.6 文件传输协议

--html

-例题分析

--例题分析

-案例设计

--CH8 案例设计

-应用层启示

--html

-测验--作业

第9讲网络安全

-本讲内容简介

-9.1 网络安全概述

-9.1 网络安全概述--作业

-9.2 网络安全基础

--9.2-1 数据加密

--9.2-2 报文摘要和数字签名

-9.2 网络安全基础--作业

-9.3 病毒检测与防御技术

--9.3 病毒检测与防御技术

-9.3 病毒检测与防御技术--作业

-9.4 以太网安全技术

--9.4-1 以太网安全技术

--9.4-2 防DHCP欺骗演示实验

-9.4 以太网安全技术--作业

-9.5 无线局域网安全技术

--9.5 无线局域网安全技术

--9.5-2 无线局域网安全演示实验

-9.5 无线局域网安全技术--作业

-9.6 防火墙

--9.6-1 无状态分组过滤器

--9.6-2 有状态分组过滤器

-9.6 防火墙--作业

-9.7 安全协议

--9.7 安全协议

-9.7 安全协议--作业

-例题分析

--例题分析

-防火墙演示实验

-- 防火墙演示实验

-案例设计

--案例设计

-网络安全的启示

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-测验--作业

附录

-附录1：综合应用分析

--综合应用分析

-附录2：Cisco实际设备网络构建与配置

--Cisco实际设备网络构建与配置

期末考试

-期末考试--考试试题

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