传输层实验（研究生）2010春.pptVIP

实验六 传输层实验 内容提要 实验原理 TCP协议简介 TCP的拥塞控制机制 UDP协议简介 实验步骤 注意事项 实验总述 保证基本原理的基础上，重点进行TCP拥塞控制机制实验； 通过修改Linux内核、配置网络设备、改变TCP测试程序相关参数等方式，人为制造网络拥塞情况（不同带宽、接收端休眠、丢包）； 导出Linux内核中相关状态、参数的变化过程，进行分析。 实验原理 — TCP协议简介 TCP协议 — Transfer Control Protocol 特点： 实验原理 — TCP报文格式 实验原理 — TCP建立连接过程 实验原理 — TCP撤销连接过程 内容提要 实验原理 TCP协议简介 TCP的拥塞控制机制 滑动窗口机制 慢启动和拥塞避免 零窗口探查机制 网络拥塞的处理 超时与重传机制 快恢复、快重传算法 避免糊涂窗口综合症 UDP协议简介 实验步骤 注意事项 TCP的流量控制和拥塞控制 TCP “数据流”的概念（逻辑） 流：编了序号的“珠串” 可靠性：面向连接、数据传输ACK机制 流量控制：使用滑动窗口机制 窗口仅仅是在流上的一个连续片断 拥塞控制：是通过TCP中端到端基于滑窗的流量控制机制完成的 拥塞控制四算法：慢启动、拥塞避免、快重传、快恢复 流量控制和拥塞控制的区别和关系 流量控制主要考虑接收端，目的是使发送端的发送速率不超过接收端的接收能力； 拥塞控制主要考虑端节点之间的网络环境，目的是使负载不超过网络的传送能力； 在很长一段时间内，接收端驱动的TCP流量控制机制是唯一可行的拥塞控制方法； 但“流量控制” 和“拥塞控制”两者切不可混淆，实际上，前者只是实现后者的一个技术实现途径而已。 内容提要 实验原理 TCP协议简介 TCP的拥塞控制机制 滑动窗口机制 慢启动和拥塞避免 零窗口探查机制 网络拥塞的处理 超时与重传机制 快恢复、快重传算法 避免糊涂窗口综合症 UDP协议简介 实验步骤 注意事项 拥塞控制－滑动窗口 发送窗口示意图 发送窗口的说明 发送窗口≤min[snd_cwnd, rcv_wnd] 左边沿＝最近的一个Ack报文的Ack_SEQ_num 注：若当前报文是一个Ack报文， 则snd_wnd_left＝Ack_SEQ_num 否则， snd_wnd_left＝上一个Ack报文的Ack_SEQ_num 指针＝最近的一个发送数据报文的SEQ_num+Len(也就是ethereal显示的Next_SEQ_num) 注：若当前报文是一个发送数据报文， 则snd_wnd_pointer＝ Next_SEQ_num＝ SEQ_num+Len 否则， snd_wnd_pointer ＝上一个发送报文的Next_SEQ_num 右边沿＝左边沿＋发送窗口大小 ＝min[snd_wnd_left+cwnd, snd_wnd_left+rcv_wnd] 发送窗口示意图 接收窗口示意图 接收窗口的几点说明 为了实验的分析方便，我们不妨设接收窗口如上图所示； 通告的接收窗口大小≤接收缓存的大小； 接收窗口被放入一个环形的接收缓存中，并在其中滑动； 左边沿＝最近的一个Ack报文的Ack_SEQ_num 指针＝最近的一个发送报文的SEQ_num+Len(也就是ethereal显示的Next_SEQ_num) 右边沿＝左边沿＋接收窗口大小 如果进程读取了部分数据，右边沿即向前滑动了相应的距离，窗口变大。 接收窗口示意图 滑动窗口小结 窗口的左边沿是由接收方发送ACK报文驱动变化的； 接收方发送ACK报文后其接收窗口左边沿向右滑动； 发送方在收到ACK报文后其发送窗口左边沿也随之向右滑动。 窗口的指针是由发送方发送DATA报文驱动变化的； 发送方发送DATA报文后其发送窗口指针向右滑动； 接收方在收到DATA报文后其接收窗口指针也随之向右滑动。 内容提要 实验原理 TCP协议简介 TCP的拥塞控制机制 滑动窗口机制 慢启动和拥塞避免 零窗口探查机制 网络拥塞的处理 超时与重传机制 快恢复、快重传算法 避免糊涂窗口综合症 UDP协议简介 实验步骤 注意事项 慢启动和拥塞避免 接收窗口（rwnd）的变化 拥塞窗口（cwnd）的变化 慢启动：按照指数函数增加cwnd snd_cwnd*1460 = ssthresh ssthresh不变，cwnd值每收到一个ACK报文就加1。 拥塞避免：按照线性函数增加cwnd snd_cwnd*1460 ssthresh ssthresh不变，cwnd值每经过一个RTT增加一个SMSS*SMSS/cwnd的大小。 慢启动和拥塞避免 举例 要点：滑动窗口结合慢启动 内容提要 实验原理 TCP协议简介 TCP的拥塞控制