TCP历史版本分析比较及研究(3)

2019-08-03 11:53

图11:vegas VS Reno

从图9可以看出,Reno的窗口(window)总是在较高的地方振荡,而Vegas的窗口(window)则总是维持在较低的位置。从前面的实验可以看到,当网络中的通信都用Vegas时,整体的执行效果明显优于Reno(Vegas采取比较保守的方法避免数据包丢失,以此提高网络的执行效果)。但遗憾的是,当Vegas与Reno共存时,Vegas并没有办法与Reno公平地竞争频宽。产生这种现象的主要原因在于:Reno使用了较具侵略性的拥塞控制算法,其传送端会持续不断地将数据包送到网络上知道拥塞发生。相比之下,Vegas的传送端在网络开始拥塞时就将传送速率降低,以避免拥塞发生。因此,当Vegas与Reno 共存时,Vegas在效果上的表现比较差。

TCP比较总结

Tahoe 是最早的TCP版本,它包括了3个最基本的拥塞控制算法:“慢启动”、“拥塞避免”和“快速重传”。慢启动中,拥塞窗口大小按指数规律增长,直到它到达一个门限,拥塞避免开始,此过程中拥塞窗口大小安照加法规律增长,直到拥塞被检测到。Tahoe用超时来检测丢包,丢包被看做出现拥塞的信号,Tahoe算法把慢启动门限设置为当前拥塞窗口的一半,将拥塞窗口设置为1,然后又重

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新开始一个慢启动过程。当收到三个重复ACK不必等到超时,就认为丢包,并且马上重传。

Reno是Tahoe后出现的TCP版本。除了包含了Tahoe的“慢启动”、“拥塞避免”和“快速重传”三个机制,Reno多了另外一个机制----快速恢复:当收到三个重复的ACK,Reno会认为有丢包,并且认定网络发生拥塞。Reno会把慢启动门限设为目前拥塞窗口的一半,但并不会回到慢启动的状态,而是设定拥塞窗口值为门限值,之后又开始拥塞避免阶段,直到拥塞被检测到。

New Reno 是在Reno基础上做了一些修改的TCP版本。NewReno对TCP Reno中的“快速恢复”算法进行了修正,它考虑了一个发送窗口内多个数据包丢失的情况。在Reno版中,发送端收到一个新的ACK后就退出“快速恢复” 阶段,而在NewReno版中,只有当进入快速恢复阶段时还未确认的所有数据包都被确认后才退出“快速恢复”阶段。当一个新的ACK被收到时,会有两种情况:1、如果这个ACK是进入开苏恢复阶段时还未确认的所有数据包的ACK,那么直接退出快速恢复阶段,并且将拥塞窗口设为慢启动门限值,然后进入拥塞避免阶段。2、如果这个ACK是部分数据的ACK,那么推断之后的数据丢失了,然后重传这些数据,并且把重复收到的ACK数置为0,直到窗口中所有数据被确认,才退出快速恢复阶段。

SACK是前一版本NewReno的扩展,它保持了之前版本的慢启动,拥塞避免,快速重传的机制,但是 SACK关注的是一个窗口内多个数据包丢失的情况。它避免了之前版本的TCP重传一个窗口内所有数据包的情况,包括那些已经被接收端正确接收的数据包,而只是选择性地重传那些被丢弃的数据包。

Vegas是在1994年,L.S.Brakmo[7]等提出了一种新的拥塞控制策略。Vegas通过观察TCP连接中RTT值改变感知网络是否发生拥塞,从而控制拥塞窗口大小。如果发现RTT值变大,Vegas就认为网络正在发生拥塞,于是开始减小拥塞窗口;另一方面,如果RTT变小,Vegas就认为网络拥塞正在解除,于是再次增加拥塞窗口。这样,拥塞窗口在理想情况下就会稳定在一个合适的值上。Vegas在快重传方面也做了改进,当收到一个重复的ACK时,Vegas计算从发送该数据到当前时间的间隔时间,并与计算的RTT比较,如果大于RTT那么不等到超时或者收到3个ACK就直接重传该数据包。Vegas的最大优点在于拥塞机制的触发只与RTT的改变有关,而与包的具体传输时延无关。由于Vegas不是利用丢包来判断网络可用带宽,而是以RTT的变化来判断,因此能更精确地预测网络的可利用带宽,其公平性、效率都较好。

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参考文献

[1]Gevros P. , Crowcroft J. , Congestiong control mechanisms and the best effort service model. IEEE Network , 2001 ,15 (3):16~26 [2]Fall,K,and Floyd,S. Simulation-based Comparisons of Tahoe,Reno, and SACK TCP(M). Computer Communication Review,July 1996.

[3]V. Jacobson. Congestion Avoidance and Control. In Proceedings of the SIGCOMM ’88 Symposium, pages 314–32, Aug. 1988.

[4]TIM MCELLIGOTT,TCP and Explicit Congestion Notification[J], Telephony,2004 ,6 (245) : 26

[5]S.Floyd, V Jacobson, Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance. IEEE/ACM Transactions on NetWorking , 1993 , 1 (4): 397~413

[6]W idmerJ , Denda R , Manuve M , A Survey on TCP-Friendly Congestion Control. IEEE Network , 2001 , 15 (3): 28~37

[7]Lawrence S. Brakmo, Sean W. O’Malley , Larry L. Peterson, TCP Vegas: New Techniques for Congestion Detection and Avoidance[J]. IEEE/ACM Transaction on Networking.1994.24 (4):1024~1035

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