tcp flow control

TCP flow controlTCP flow control是透過window的控制來控制流量
sliding window主要有兩個，RWND（receiver window) and CWND（congestion window)以發送端而言，RWND是發送端收到接收端給的window大小，目的是在接收端告訴發送端所可以接受的最大window值，CWND是發送端根據演算法所算出來的window大小
實際所使用的window大小為min (CWND,RWND)，實際上CWND控制了在傳送時實際的window數值
在sniffer的觀察中不容易看到實際的window大小，因為window為發送端主動控制所以這個數值不會在網路上傳遞，發送端只要確保所採用的window不要超過接收端所要求的window即可
控制congestion的三個方法(Congestion aviodance)
1.slow-start2.fast retransmission3.fast recovery
TCP在調整傳送端的傳送速度時，以slow-start threshold(簡稱ssthresh)與cwnd的值來區分slow-start phase和congestion avoidance phase
slow-start threshold值就是某個cwnd值，當cwnd值超過ssthresh時TCP就會進入congestion avoidance phase
當cwnd的值小於ssthresh時slow-start phase時，在每收到一個ACK，cwnd的值會增加一倍，因此每經過一個RTT時間，cwnd的值為上一個RTT時的cwnd值的2倍。此時的cwnd以2的指數的方式增加
當cwnd的值大於ssthresh時，TCP處於congestion avoidance phase。每經過一個RTT時間，cwnd的值才會增加一個segment，（一個segment應該指一個MTU大小）以避免cwnd增加太快而導致封包遺失。此時的cwnd以線性的方式增加。
ssthresh的決定方式：在傳送開始時是沒有ssthresh值的，TCP都是處於slow-start階段，一直到有掉包時TCP會將ssthresh值設定為當時Cwnd的一半
RTO(TCP time out)當RTT超過RTO時，會觸發re-transmission, RTO是變動的RTO=A+4D, A:average RTT, D=deviation
self-clocking收端使用ACK來通知送端已正確收到封包，同時也通知送端可以送出下批封包，收端可以控制送端何時要送的機制稱為self-clocking
Re-transmission發生後處理方式重送的處理方式跟不同TCP有關常見的TCP版本如下Tahoe Reno NewReno Vegas SACK
Tahoe具備TCP的基本架構1.slow-start (前面已敘述過)2.重傳遺失封包3.fast retransmit, fast retransmit 使用duplicate ACK做為重送封包的依據，遺失封包時收端會收到非期待的sequence number封包或者是封包順序不對，此時收端會發上一個正常ack的封包回去，稱做duplicate ACK.若傳送端收到3個duplicate ACK會將封包視為遺失，不待timeout便立即重送。避免slow-start機制產生(ssrhresh=cwnd/2，cwnd=1)。
Reno:1.修改Tahoe演算法並加上Fast Recovery的機制。2.Reno在使用Fast retransmit後，再使用fast recovery機制： Fast recovery機制： ssthresh設為cwnd/2, 重送遺失封包後 cwnd=ssthresh+34.在fast retransmit phase，當收到duplicate ACK，Reno還可以使用self-clocking的機制繼續送出新的封包以提高link的使用率。若封包遺失的情形能夠在不需使用timeout retransmit的情況下就將之回復，那麼Reno在收到duplicate ACK後就會進入congestion avoidance
comparsion table------------------------------------------------------------------ Tahoe Reno-------------------------------------------------------------------封 ssthresh=cwnd/2, Cwnd=1 ssthresh=cwnd/2, cwnd=ssthresh+3包 遺 重新進入slow-start phase 進入congestion avoidance phase失 時 平均吞吐量比較差 平均吞吐量比Tahoe佳
TCP NewReno:1.NewReno由Reno延伸而來，修改了TCP Reno裡的Fast recovery演算法。2.在Reno中，遇到有封包遺失時，得等到duplicate ack時，才開始重傳封包，並開始fast recovery。 3.若收到partial ack時就會結束fast recovery，但會造成只傳送部分已遺失的封包，仍有許多封包該傳卻未傳，並且必須等到timeout後才能再重傳封包，使得傳輸效能大大降低。註：partial ack的ACK碼較之前正常收到的ACK大，但比稍早收到out of sequence的封包 seq號碼小。4.在NewReno中，不會因為收到Partial ack時結束Fast recovery，傳送端會繼續重送封包，直到所有的遺失的封包都重送後才結束Fast recovery，不需等到timeout就能將所有的封包傳送。5.此版本大大改善因等待timeout才能重送封包時的效能降低，並且能持續傳送新的封包增加使用率
TCP SACK(selective Ack)SACK也是從TCP Reno延伸的版本，它改善了在NewReno裡一個RTT時間只能重傳一個封包的缺點。在SACK中，新加入一個SACK option，會將接收端裡已收到的封包範圍回傳給傳送端，其範圍間隔就是遺失的封包，故傳送端便可知道哪些封包遺失，並重傳此遺失的封包，所以可以在一個RTT時間內重送一個以上的封包。
Bandwidth * Delay Product (BDP)BDP是指在傳送過程中在網路傳輸中的packet，頻寬越大，RTT越久，BDP就越大BDP = Bandwidth * Delaywindows size 至少必須大於BDP，在實務上TCP buffer大約是3倍的BDP