TCP拥塞控制的典型算法及比较,拥塞产生原因,在某段时间，若对网络中某一资源（如链路容量、交换机点的缓存和处理机）的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络性能就要变坏。 对资源的需求可用资源（供不应求）,引入控制机制的原因,网络拥塞往往是由许多因素引起的。简单地增加某一部分资源不仅解决不了网络拥塞问题，反而会造成网络资源的浪费。 如：扩大节点缓存 缓存队列中的分组 输出链路容量和处理机速度未提高 分组排队等待时间 分组重传 （拥塞未解决）,传统TCP的拥塞控制,慢开始 拥塞避免 快重传 快恢复,慢开始和拥塞避免,慢开始：当主机开始发送数据时，如果立即把大量数据注入网络，那么就很有可能引起网络拥塞。 慢开始就是由小到大逐渐增大发送窗口。慢开始并不是指cwnd增长速率慢，而是指在TCP开始发送数据时，先设置cwnd=1，然后再逐渐增大cwnd。 慢开始后，每经过一个传输轮次，拥塞窗口cwnd就加倍 拥塞避免：让拥塞窗口cwnd缓慢的增大，每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1，而不是加倍。,慢开始门限ssthresh Cwnd ssthresh 时，使用慢开始算法 Cwnd ssthresh 时，使用拥塞避免算法 Cwnd = ssthresh 时，两者皆可,快重传和快恢复,快重传：接收方每收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认。发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待重传计时器到期。这时整个网络的吞吐量提高约20%。 快恢复：当发送方连续收到三个重复确认时，就把慢开始门限ssthresh减半。以预防网络发生拥塞，由于发送方认为网络很有可能没有发生拥塞。所以慢开始门限减半后，接下来执行拥塞避免算法,慢开始算法只有在TCP连接时和网络出现超时时才会使用,无线网络中TCP拥塞控制,IEEE802.11标准的无线网络的MAC层使用载波侦听多路访问避免冲突(CSMACA)协议。 由于在RF传输网络中冲突检测比较困难，所以该协议用避免冲突检测代替在802.3协议使用的冲突检测，使用信道空闲评估(CCA)算法来决定信道是否空闲。通过测试天线口能量和决定接收信号强度RSSI来完成。数据加密与有线网的等同加密(WEP)算法一样，使用64位密钥和RC4加密算法。,WLAN的组成,无线网卡(NIC)：采用载波监听访问协议把无线终端连接起来 无线接入点(Access Point)：无线子网的基站，提供子网内无线设备的组网 无线网桥(Wireless Bridge)：它是一种在数据链路层实现LAN互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其它固定数字设备之间的远距离、高速无线组网。 无线网关(Wireless Gateway)：它在传输层实现网络互联，是最复杂的网间互联设备，仅用于两个高层协议不同的网络互联。无线网关通过不同设备可完成无线网桥和无线路由器的功能，也可以直接连接外部网络，如WAN，同时实现AP功能。,WLAN的缺陷,信道误码率(BER)高：无线链路上的误码率由很多原因产生的，如多径衰落、地域和环境的因素、来自其它传输的干扰等。 虽然目前采用了通道纠错编码、分集、功率控制等技术，无线网络仍然有比有线网络高的多的误码率，并且无线网络的衰减是随时间和空间的改变而变化的： 端到端延迟及延迟抖动大； 带宽比较低； 拓扑结构不断变化：无线终端在通信的时候经常是移动的。在蜂窝模型中，这些移动可导致越区切换。在越区切换时由于严重的数据丢失会引起通信的短暂中断；在ad-hoc模型中，这种拓扑的变化更频繁和不可预计，这种拓扑的变化会导致路由中断。 这些特点共同作用使得TCP的性能严重降低。,无线网络中各种改进方案,为了提高无线网络中TCP的性能，已经提出很多解决方法。大多数解决方法都是遵循以下的模式：一个固定主机(通常是一个基站)，一端连接有线网络，一端连接无线网络。,连接分段方案,将每一个TCP连接分成两个独立的连接( 一个连接是从发送端到基站，另一个是从基站到接收端) 。采用此方案的方法有：I-TCP，WrCP，M-TCP和METP。 基站代表移动主机与固定主机建立TCP连接。当移动主机需要与固定主机建立一条TCP连接时，移动主机所在蜂窝的基站就会建立一个包含移动主机地址和端口号的槽(socket)。同时基站也要打开包含自己地址和一些端口的槽通过无线链路与移动主机通信。发送给移动主机的报文段首先被基站接收并缓存，在继续发送给移动主机之前，基站向固定主机应答对此报文的确认。 在越区切换的过程中，新基站重新建立两条连接，并与原来的基站有相同的终端参量。此方法要求基站的缓存足够大，以防止通信断开时缓存过载。,端到端方案,发送端和接收端共同采用一种机制来处理所有可能丢失报文的现象。 用SMART确认来告知发送端足够的信息，从而可以快速恢复在单个窗口丢失的多个报文。 只有在最近一个往返时间内相同的报文没有被重传的情况下，当发送端收到一个SMART确认时就重传此报文。如果没有更多的SMART确认到达，发送端就通过超时机制从丢失中恢复。 只要报文丢失，就会执行拥塞控制。 在一个窗口中发生多个报文丢失的情况下，此方法比标准的TCP性能要好，但它只适合重新排序报文的数量很少的情况。此方法仍然假设报文的丢失是由拥塞造成的，从而调用拥塞控制机制，减小拥塞窗口的大小。,纯链路层方案,在无线链路上实现自己的链路层重传技术，除此之外，TCP实现自己的端到端的重传。 它用累计确认来决定从基站到移动主机本地重传的丢失的报文。此协议通过保持平滑往返时间的估计来确定基于重传的超时，用一个小的超时粒度来限制处理定时器事件的过载。此协议成功的防止了在源端发生粗颗粒的超时。 它在高丢失率的情况下性能良好，否则，链路层和传输层完成重传经常导致性能严重的下降： 当报文丢失时，链路层协议并不试图按顺序传送报文，这会引起报文失序的到达接收端，从而会产生重复的ACK而使发送端调用快速重传和快速恢复机制，降低了吞吐量。,