3.7 - TCP Congestion Control | FHU - Computer Networks

Kenan Casey

24 Jan 201818:05

Summary

TLDRTCP verwendet ein Mechanismus zur Staukontrolle, um das Netzwerkverkehr effizient zu verwalten und eine Überlastung zu vermeiden. Es basiert auf dem AIMD-Algorithmus (Additive Increase, Multiplicative Decrease), der die Sende-Geschwindigkeit durch das Anpassen des Staufensters (`cwnd`) reguliert. TCP überwacht Paketverluste und ACKs, um Stau zu erkennen, reduziert die Geschwindigkeit bei Verlustereignissen und passt sich bei erfolgreichen Übertragungen an. In verschiedenen Phasen – Slow Start, Congestion Avoidance und Fast Recovery – steuert TCP die Übertragungsgeschwindigkeit dynamisch, um eine Überlastung zu vermeiden und die Netzwerkressourcen optimal zu nutzen.

Takeaways

😀 TCP erkennt Netzwerküberlastung anhand von verlorenen Paketen oder fehlenden Bestätigungen (ACKs).
😀 Die Senderbegrenzung im TCP wird durch das sogenannte 'Congestion Window' (cwnd) gesteuert, das die unbestätigten Bytes im Netzwerk begrenzt.
😀 Das 'Congestion Window' wird durch Verlust- und Erfolgsereignisse angepasst, um die Netzwerkkapazität zu optimieren.
😀 TCP nutzt eine End-to-End-Feedback-Methode, bei der ACKs das Vorhandensein von Bandbreite und Netzwerkstaus anzeigen.
😀 Im Falle einer Netzwerküberlastung verlangsamt TCP den Sender, indem es die Rate der gesendeten Pakete drosselt.
😀 TCP verwendet das AIMD-Verfahren (Additive Increase, Multiplicative Decrease), bei dem die Senderrate bei Erfolgen exponentiell und bei Verlusten halbiert wird.
😀 Bei einem Timeout wird die Congestion Window auf 1 gesetzt und der Sender beginnt wieder mit einer exponentiellen Erhöhung der Sendegeschwindigkeit (Slow Start).
😀 Im Falle eines dreifachen Duplikats ACKs (Triple Duplicate ACKs) wird das Congestion Window halbiert, aber der Sender bleibt in der Congestion-Avoidance-Phase.
😀 TCP kann sich in zwei Hauptmodi befinden: 'Slow Start' (exponentielle Erhöhung) und 'Congestion Avoidance' (lineare Erhöhung).
😀 Fast Recovery ist ein weiterer Modus, der zwischen Slow Start und Congestion Avoidance liegt, um die Congestion Window schneller zu erhöhen, wenn Triple Duplicate ACKs auftreten.