(五):TCP窗口與擁塞處理

2018-02-24 15:48 更新

TCP通過(guò)滑動(dòng)窗口機(jī)制檢測(cè)丟包,并在丟包發(fā)生時(shí)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率?;瑒?dòng)窗口機(jī)制利用數(shù)據(jù)接收端的接收窗口來(lái)控制數(shù)據(jù)流。

接收窗口值由數(shù)據(jù)接收端指定,以字節(jié)數(shù)形式存儲(chǔ)于TCP報(bào)文頭,并告知傳輸設(shè)備有多少數(shù)據(jù)將會(huì)存儲(chǔ)在TCP緩沖區(qū)。緩沖區(qū)就是數(shù)據(jù)暫時(shí)放置的地方,直至傳遞至應(yīng)用層協(xié)議等待處理。因此,發(fā)送端每次只能發(fā)送Window Size字段指定的數(shù)據(jù)量。為了使發(fā)送端繼續(xù)傳送數(shù)據(jù),接收端必須發(fā)送確認(rèn)信息:之前的數(shù)據(jù)接收到了。同時(shí)必須對(duì)占用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以釋放緩存空間。下圖顯示了接收窗口是如何工作的:

上圖中,客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù),服務(wù)器接收窗口是5000字節(jié)。客戶(hù)端發(fā)送了2500字節(jié),服務(wù)器緩沖區(qū)還剩2500字節(jié),之后又發(fā)送了2000字節(jié),從而緩沖區(qū)只剩500字節(jié)。服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)信息。對(duì)緩存中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并清空緩存。此過(guò)程重復(fù)進(jìn)行,客戶(hù)端又發(fā)送3000字節(jié)和1000字節(jié),服務(wù)器緩存減少至1000字節(jié),客戶(hù)端再次確認(rèn)數(shù)據(jù)并處理緩存中內(nèi)容。

更多信息

調(diào)整窗口大?。?/strong>

當(dāng)TCP堆 棧接收到數(shù)據(jù)的時(shí)候,生成一個(gè)確認(rèn)信息并以回復(fù)的方式發(fā)送,但是放置在接收端緩存中的數(shù)據(jù)并不總是立即被處理。當(dāng)服務(wù)器忙于處理從多個(gè)客戶(hù)端接收的報(bào)文, 服務(wù)器很有可能因?yàn)榍謇砭彺娑兊镁徛?,無(wú)法騰出空間接收新的數(shù)據(jù),如果沒(méi)有流控,則可能會(huì)造成丟包和數(shù)據(jù)損壞。好在,接收窗口所設(shè)定的速率無(wú)法使服務(wù)器 正常處理數(shù)據(jù)時(shí),能夠調(diào)整接收窗口大小。通過(guò)減小返回給發(fā)送端的ACK報(bào)文的TCP頭窗口大小值來(lái)實(shí)現(xiàn)。如下圖所示:

上圖中,服務(wù)器初始窗口大小為5000字節(jié)。客戶(hù)端發(fā)送2000字節(jié),之后又發(fā)送了2000字節(jié),緩沖區(qū)中只有1000字節(jié)可用。服務(wù)器意識(shí)到緩沖區(qū)正在快速填滿(mǎn),它知道如果數(shù)據(jù)繼續(xù)以此速率傳輸,很快會(huì)有報(bào)文丟失。為了防止報(bào)文丟失,服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)信息給客戶(hù)端,更新窗口大小為1000字節(jié)。結(jié)果,客戶(hù)端減少數(shù)據(jù)發(fā)送,服務(wù)器以可以接受的速率處理緩存內(nèi)容,即保持?jǐn)?shù)據(jù)流以穩(wěn)定的速率傳輸。

調(diào)整窗口大小在兩個(gè)方向都是可行的。當(dāng)服務(wù)器能夠更加快速的處理報(bào)文時(shí),它會(huì)發(fā)送一個(gè)較大窗口的ACK報(bào)文。

零窗口暫停數(shù)據(jù)流:

某些情況下,服務(wù)器無(wú)法再處理從客戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。可能是由于內(nèi)存不足,處理能力不夠,或其他原因。這可能會(huì)造成數(shù)據(jù)被丟棄以及傳輸暫停,但接收窗口能夠幫助減小負(fù)面影響。

當(dāng)上述情況發(fā)生時(shí),服務(wù)器會(huì)發(fā)送窗口為0的報(bào)文。當(dāng)客戶(hù)端接收到此報(bào)文時(shí),它會(huì)暫停所有數(shù)據(jù)傳輸,但會(huì)保持與服務(wù)器的連接以傳輸探測(cè)(keep-alive)報(bào)文。探測(cè)報(bào)文在客戶(hù)端以穩(wěn)定間隙發(fā)送,以查看服務(wù)器接收窗口狀態(tài)。一旦服務(wù)器能夠再次處理數(shù)據(jù),將會(huì)返回非零值窗口大小,傳輸會(huì)恢復(fù)。下圖示例了零窗口通知過(guò)程。

服務(wù)器初始接收數(shù)據(jù)窗口為5000字節(jié)大小。從客戶(hù)端接收4000字節(jié)數(shù)據(jù)之后,服務(wù)器負(fù)載變得非常繁重,無(wú)法繼續(xù)處理客戶(hù)端任何數(shù)據(jù)。服務(wù)器于是發(fā)送窗口大小值為0的報(bào)文。客戶(hù)端暫停數(shù)據(jù)傳輸并發(fā)送一個(gè)探測(cè)報(bào)文。探測(cè)報(bào)文之后,服務(wù)器回復(fù)以告知客戶(hù)端現(xiàn)在可以接收數(shù)據(jù)的報(bào)文,以及窗口大小為1000字節(jié)。客戶(hù)端恢復(fù)傳送數(shù)據(jù)。

TCP滑動(dòng)窗口實(shí)戰(zhàn):

本例中,開(kāi)始從192.168.0.20發(fā)送至192.168.0.30。我們關(guān)心的是窗口大小字段,可以從Packet List面板的Info欄以及Packet Details的TCP報(bào)文頭看到。前三個(gè)報(bào)文后,可看到該值立刻減小,如下圖所示:

窗口大小值從第一個(gè)報(bào)文的8760字節(jié)變成第二個(gè)報(bào)文的5840字節(jié)到第三個(gè)報(bào)文的2920字節(jié)①。窗口大小值的減小是主機(jī)延時(shí)的典型標(biāo)志。在時(shí)間欄注意到這一過(guò)程發(fā)生的非常迅速②。當(dāng)窗口大小迅速減小的時(shí)候,通常就有可能下降為零。這就是第四個(gè)報(bào)文所發(fā)生的,如下圖所示:

以上內(nèi)容是否對(duì)您有幫助:
在線(xiàn)筆記
App下載
App下載

掃描二維碼

下載編程獅App

公眾號(hào)
微信公眾號(hào)

編程獅公眾號(hào)