"当网络出现拥塞时,计算机网络课件谢希仁(第五章)"
在计算机网络中,网络拥塞是一种常见的问题,通常发生在网络的传输层,特别是TCP/IP协议栈中。当网络出现拥塞时,发送方需要采取措施以减轻网络的压力,防止进一步的拥塞发生。这一过程涉及到了运输层的拥塞控制机制,具体策略包括慢开始、拥塞避免以及快速重传和快速恢复等。
首先,我们要理解TCP的拥塞控制算法。在TCP中,拥塞窗口cwnd用于控制发送的数据量,而慢开始门限ssthresh则作为cwnd的一个阈值。当网络出现拥塞的迹象,如数据包丢失或延迟增大,TCP会进行相应的调整。一旦发送方检测到拥塞,它会将ssthresh设置为当前cwnd值的一半,但这个值至少为2。这样做是为了在下次尝试增加发送速率时更加保守,避免过快引发新的拥塞。
接着,cwnd被重置为1,开始执行慢开始算法。慢开始算法的目的是通过逐步增加cwnd,让发送方谨慎地试探网络的承受能力,而不是一开始就发送大量数据。这样可以有效地减少网络中的数据包数量,给路由器留出处理积压分组的时间。
除了慢开始,TCP还有拥塞避免策略,其目的是在cwnd接近ssthresh时,以更小的增量增加cwnd,从而避免再次触发拥塞。此外,TCP还提供了快速重传和快速恢复机制。如果发送方在超时之前收到了三个重复的确认,它会假设网络中存在局部拥塞,并立即执行快速恢复,而不是等待超时重传。
在TCP的运输连接管理中,连接建立和释放过程也与拥塞控制有关。三次握手建立连接时,就已经开始初始化cwnd和ssthresh的值,而四次挥手释放连接时,需要确保所有数据都被确认接收,以防止未完成的数据在连接关闭后导致拥塞。
运输层的拥塞控制是通过一系列精细的算法和机制来确保网络的稳定性和效率。这些机制不仅包括TCP的慢开始、拥塞避免、快速重传和快速恢复,还包括对网络状况的持续监控和适应性调整,从而在保证数据传输可靠性的同时,有效地避免和缓解网络拥塞。在实际的网络环境中,这些策略对于优化网络性能和用户体验至关重要。