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| == Slow‐Start ==
| | #WEITERLEITUNG [[Transmission Control Protocol/Überlastungskontrolle#Slow‐Start]] |
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| Starte mit einem CongestionWindow der Länge MSS. Erhöhe CongestionWindow um eine MSS pro ACK. Somit wird das CongestionWindow pro RTT wie weit erhöht?
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| [[Image:Bild9.png|top]]
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| ; Warum heißt das eigentlich Slow‐Start?
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| Historischer Grund: In TCP‐Anfängen wurde zum Starten direkt mit einem großen CongestionWindow gestartet.
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| [[Image:Bild1.png|top]] | |
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| == Wann beginnt und endet der Slow‐Start? ==
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| Wenn eine Verbindung neu hergestellt wurde.
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| • Setze CongestionWindow auf eine MSS
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| • Beginne Slow‐Start
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| • Wechsele in AdditiveIncrease sobald ein bestimmter
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| Schwellwert (CongestionThreshold) überschritten wurde
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| Wenn ein Timeout stattgefunden hat
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| • CongestionThreshold = CongestionWindow/2 (man merkt sich
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| also den CongestionWindow nach dem durch den Timeout
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| ausgelösten MultiplicativeDecrease)
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| • Setze CongestionWindow auf eine MSS
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| • Beginne Slow‐Start
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| • Wechsele in AdditiveIncrease sobald der Schwellwert
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| CongestionThreshold überschritten wurde
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| == Ein Beispiel ==
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| [[Image:Bild2.png|top]]
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| Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, „Computer Networks“, Fourth Edition, 2003
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| == Fast‐Retransmit ==
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| Erinnerung: ACKS sind kummulativ (d.h. bestätigen die bisher vollständig zusammenhängende Sequenz von Segmenten)
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| Verlorene Sequenz führt zu „duplicate ACKs“.
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| Fast‐Retransmit: Warte nicht auf Timeout, sondern reübertrage ein Segment, nach drei aufeinander folgenden Duplicate‐ACKs.
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| [[Image:Bild3.png|top]]
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| == Die TCP‐Variante mit Fast‐Recovery ==
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| [[Image:Bild4.png|top]]* Slow‐Start, wenn die TCP‐Verbindung neu aufgebaut wurde.
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| * Die Reübertragung wegen duplicate ACK lediglich CongestionWindow wie
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| * üblich halbieren.
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| * Aber keinen Slow‐Start, sondern gewöhnlichen AdditiveIncrease.
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| == TCP‐Überlastvermeidung ==
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| == Motivation ==
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| TCP implementiert Überlastkontrolle, d.h. erst wenn Segmente auf
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| den Routern verworfen werden, wird an den Quellen die in das Netz
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| gesendete Last reduziert.
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| Die Idee von Überlastvermeidung: reduziere die an den Quellen
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| erzeugte Last schon bevor die ersten Segmente (Pakete) an den
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| Routern wegen voll gelaufener Queues verworfen werden.
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| TCP hat an den Quellknoten keine Mechanismen eingebaut, die eine
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| solche Strategie unmittelbar ermöglicht. Man müsste hierzu TCP
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| durch ein neues Protokoll ersetzen.
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| Idee: Router „gaukeln“ vorzeitig übergelaufene Queues vor, sodass
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| die TCP‐Quellknoten auch vorzeitig die Last reduzieren und somit
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| keine Überlast an den Routern auftreten kann.
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| == Random‐Early‐Detection (RED) ==
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| Router berechnet regelmäßig die mittlere Queuelänge AvgLen
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| anhand von gemessenen Queuelängensamples SampleLen:
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| [[Image:Bild5.png|top]]
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| Jeder Router hat ein MinThreshold und ein MaxThreshold. Bei
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| Ankunft eines Paketes wird folgender Algorithmus ausgeführt:
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| if AvgLen <= MinThreshold
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| speichere Paket in der Queue
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| else if AvgLen < MaxThreshold
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| berechne Wahrscheinlichkeit p
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| verwerfe das Paket mit der Wahrscheinlichkeit p
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| else
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| verwerfe das Paket immer
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| == Berechnung der Drop‐Wahrscheinlichkeit ==
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| Bestimme die Wahrscheinlichkeit TempP zunächst in Abhängigkeit von AvgLen
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| wie folgt:
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| [[Image:Bild6.png]]
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| D.h. zwischen MinThresh und MaxThresh als Formel:
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| [[Image:Bild7.png|top]]
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| Zähle die Anzahl count der nicht verworfenen Pakete während AvgLen zwischen
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| MinThresh und MaxThresh war und berechne:
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| [[Image:Bild8.png|top]]
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| == TCP‐Varianten ==
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| == TCP erlaubt Implementationsvarianten ==
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| Send‐Policy
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| – Keine Festlegung wie lange und wieviel gepuffert wird, bevor ein Segment
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| gesendet wird
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| – Abzuwägen ist: Response‐Zeit versus Overhead wegen Nachrichten‐Header
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| •Deliver‐Policy
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| – Keine Festlegung, wie lange Segmente auf der Empfängerseite gepuffert
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| werden, bevor diese an die Anwendung weiter gegeben werden
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| – Abzuwägen ist: Response‐Zeit versus Overhead wegen Processing in TCP‐
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| und User‐Software, sowie unnötige OS‐Interrupts
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| •Accept‐Policy
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| – Keine Festlegung, wie mit Out‐of‐Order Segmenten umzugehen ist
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| – Zwei Optionen
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| • Verwerfe Out‐of‐Order‐Segmente
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| • Behalte alle Segmente, die in das Receive‐Fenster passen
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| – Abzuwägen ist: Aufwand für Puffer‐Verwaltung versus Netzlast
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| == TCP erlaubt Implementationsvarianten ==
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| Retransmit‐Policy
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| – Keine Festlegung, wann ein gepuffertes und noch nicht bestätigtes Segment nochmals übertragen wird
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| – Mögliche Strategien:
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| • First‐only: Ein Retransmit‐Timeout für das Segment am Anfang der Sende‐Queue (wenn Timeout
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| stattfindet sende das erste Segment und setze den Timer erneut)
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| • Batch: Sende alle Segmente erneut sobald der Retransmit‐Timeout stattfindet
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| • Individuell: Ein Timer für jedes Segment in der Queue
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| – Abzuwägen ist:
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| • First‐only: geringe Netzlast aber größere Verzögerung
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| • Batch und Individuell: geringere Verzögerung bei höherer Netzlast
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| Acknowledge‐Policy
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| – Keine Festlegung, wann genau ein einkommendes Segment bestätigt werden muss
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| – Mögliche Strategien:
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| • Immediate: sende leeres Segment (d.h. ohne Daten) mit Acknowledgement
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| • Cummulative: Sammele Daten auf der Empfangsseite und sende Acknowledgement erst dann
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| (allerdings: Persit‐Timer, um Acknowledgement nicht zu lange zu verzögern)
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| – Abzuwägen ist: Netzlast versus Verzögerung
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| Zusammengefasst: im Rahmen der genannten Policies können TCP‐Varianten realisiert werden, die untereinander interoperabel sind.
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| == Beispiele von TCP‐Varianten ==
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| TCP existiert/existierte in verschiedenen Varianten
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| TCP Tahoe
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| Ursprüngliche TCP‐Implementierung des beschriebenen
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| Congestion‐Control‐Mechanismus; mit Ausnahme des
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| diskutierten Fast‐Recovery
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| TCP Reno
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| Unter anderem wurde Fast‐Recovery hinzugefügt
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| TCP Vegas
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| Beobachtung der RTT auf den sendenden Knoten und proaktive
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| Anpassung des CongestionWindows, um Congestion vorab zu
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| vermeiden
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| == Zusammenfassung und Literatur ==
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| == Zusammenfassung ==
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| Die wichtigsten Internet‐Transportprotokolle
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| – UDP (keine Aufwertung des IP Best‐Effort‐Dienstes)
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| – TCP (zuverlässiger Byte‐Strom über IP)
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| Flusskontrolle und Überlastkontrolle
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| – Flusskontrolle findet Ende‐zu‐Ende statt
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| – Überlastkontrolle betrifft das ganze Netz
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| Design‐Merkmale
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| – Ende‐zu‐Ende‐Argument: realisiere Funktion auf der Schicht, in der
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| diese komplett implementierbar ist
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| – TCP funktioniert nach dem Smart‐Sender/Dumb‐Receiver‐Prinzip
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| Eine weitere TCP‐Stärke: TCP erlaubt Erweiterungen; Hosts
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| müssen sich einigen welche Erweiterungen genutzt werden
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| sollen; Neue TCP‐Erweiterung erfordert damit nicht im ganzen
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| Internet TCP komplett neu zu installieren
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| Die Unterscheidung zwischen Überlastkontrolle und
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| Überlastvermeidung
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| == Literatur ==
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| # [PetersonDavie2007] Larry L. Peterson and Bruce S. Davie, „Computer Networks: A Systems Approach“, Edition 4, 2007
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