TCP flow control, congestion avoidance

TCP
TCP flow control,
congestion avoidance
Christian Dondrup (cdondrup@techfak...)
Tim Nelißen (tnelisse@techfak...)
TCP flow control, congestion
avoidance
1
TCP
Übersicht
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Einleitung
Sliding Window
Delayed Acknowledgements
Nagle Algorithm
Slow Start
Congestion Avoidance
Round-Trip Time (RTT)
Silly Window Syndrome
Quellen
Fragen, Anregungen
TCP flow control, congestion
avoidance
2
TCP
Einleitung
• Warum lohnt sich ein zweiter Vortrag?
• Wir wollte auch einen Vortrag halten
• TCP ist nicht wirklich perfekt
• Ohne Kontrollen entstehen Congestions
TCP flow control, congestion
avoidance
3
TCP
Sliding Window
(Ergänzung)
• Das Window besteht aus 3 Pointern
• 3ter Pointer wirkt als Grenze
TCP flow control, congestion
avoidance
4
TCP
Delayed Acknowledgements
(Ergänzung)
• Wartet bis zu 200ms (Timer)
• Timer wird beim KernelBoot gestartet
• Empfänger sendet gesammelte ACKs
TCP flow control, congestion
avoidance
5
TCP
Delayed Acknowledgements
• Zeitdifferenz zwischen
Empfang und Senden
nicht genau 200ms
• RLogin benötigt echo
• Server hat kein Delayed
ACK
TCP flow control, congestion
avoidance
6
TCP
Nagle Algorithm
(RFC 986)
•Wann es Sinn macht
•Wann man es nicht braucht
TCP flow control, congestion
avoidance
7
TCP
Nagle Algorithm
(wann es Sinn macht)
• Wird bei langsamen Netzwerken eingesetzt (z.B.
RLogin)
• 1byte-Befehle werden gesammelt
• Entlastet das Netzwerk
TCP flow control, congestion
avoidance
8
TCP
Nagle Algorithm
(Wann man es nicht braucht)
• X-Window
– (small messages wie Mausbewegung)
• Funktionstaste
– sind 3 byte groß
– z.B.:
• F1-Taste: ESC + [ + M
• F2-Taste: ESC + [ + N
TCP flow control, congestion
avoidance
9
TCP
Nagle Algorithm
(Beispiel mit Nagle)
• 2tes Packet wird erst
nach Empfang des ACKs
gesendet
• Dauert insgesamt
3.39sec
TCP flow control, congestion
avoidance
10
TCP
Nagle Algorithm
(Beispiel ohne Nagle)
• Pakete werden direkt
gesendet
• Geht schneller (da
timeout wieder gleich
schnell)
TCP flow control, congestion
avoidance
11
TCP
Slow Start
Flow Control durch den Sender
TCP flow control, congestion
avoidance
12
TCP
Slow Start
• Initialisiert das Congestion Window (cwnd)
• Überwacht die Ankommenden ACK‘s
• Erhöht das cwnd exponentiell
TCP flow control, congestion
avoidance
13
TCP
Slow Start
• Beispiel:
– Das cwnd wird mit 1 initialisiert
– Bei ACK auf 2 erhöht
– Bei den beiden nächsten ACK‘S auf 4
– Dann auf 8 erhöht usw.
TCP flow control, congestion
avoidance
14
TCP
Congestion Avoidance
Was tun bei Verstopfung?
TCP flow control, congestion
avoidance
15
TCP
Congestion Avoidance
• 1% Paketverlust durch Beschädigung
• Verstopfung (Congestion) durch zu hohe
Sendegeschwindigkeit
TCP flow control, congestion
avoidance
16
TCP
Congestion Avoidance
• Slow Start und Congestion Avoidance sind zwei
verschieden Algorithmen
• Beide Algorithmen werden aber zusammen
implementiert, denn der eine verursacht die
Verstopfung und der andere soll sie beheben.
TCP flow control, congestion
avoidance
17
TCP
Congestion Avoidance
• Man nehme:
– Congestion Window (cwnd)
• Wird mit 1 initialisiert
– Slow Start threshold size (ssthresh)
• Wenn eine Verstopfung auftritt wird das
ssthresh auf die Hälfte der Paketzahl gesetzt,
aber min. 2
TCP flow control, congestion
avoidance
18
TCP
Congestion Avoidance
• Bei Ankunft eines ACK wird das cwnd erhöht
abhängig davon ob Slow Start oder Congestion
Avoidance angewandt wird
– Wenn das cwnd kleiner oder gleich der ssthresh
ist wird Slow Start angewandt, ansonsten
Congestion Avoidance
TCP flow control, congestion
avoidance
19
TCP
Congestion Avoidance
• Beispiel:
– Verstopfung bei 32
– Die ssthresh auf 16
– Das cwnd auf 1
– Slow Start beginnt und
erhöht die Paketzahl
exponentiell
– Ab 16 Pakete
übernimmt Congestion
Avoidance
TCP flow control, congestion
avoidance
20
TCP
Round-Trip Time (RTT)
Woher weiß TCP wie lang eine Runde ist?
TCP flow control, congestion
avoidance
21
TCP
RTT
• Fundamental für TCP
• Kann sich mit jedem Paket ändern und wird deshalb
jedes mal neu berechnet
– Jede neue Berechnung geht zu 10% in die
geschätzte gesamt Zeit ein
TCP flow control, congestion
avoidance
22
TCP
RTT
•R = Geschätzte gesamt RTT
•M = Gemessene RTT
• = Glättungsfaktor (Empfohlenerweise mit
dem Wert 0,9)
TCP flow control, congestion
avoidance
23
TCP
Silly Window Syndrome
Was so alles passiert wenn man dies alles
nicht beachtet
TCP flow control, congestion
avoidance
24
TCP
Silly Window Syndrome
• Beidseitiger Fehler
– Der Empfänger bietet ein Fenster mit einem Byte
an
– Der Sender schickt Daten sofort wenn er sie
bekommt
• Das Netz bricht unter 41 Byte Paketen zusammen
TCP flow control, congestion
avoidance
25
TCP
Quellen
• W. Richard Stevens – TCP/IP Illustrated, Vol.1
• Douglas E. Comer – Internetworking with TCP/IP,
Vol.1
TCP flow control, congestion
avoidance
26
TCP
Fragen & Anregungen
Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit
TCP flow control, congestion
avoidance
27