做视频导航网站,豆芽网站建设douyanet,学院网站建设开题报告,惠济区城乡建设局网站滑动窗口主要管理数据流动的速率#xff0c;对单个连接较好#xff0c;拥塞控制则防止网络出现过载#xff0c;对提高整体的网络通畅较好。下面详细解析两者的原理和作用。 1. TCP 滑动窗口算法
TCP 使用滑动窗口机制来控制数据的发送和接收#xff0c;以实现流量控制对单个连接较好拥塞控制则防止网络出现过载对提高整体的网络通畅较好。下面详细解析两者的原理和作用。 1. TCP 滑动窗口算法
TCP 使用滑动窗口机制来控制数据的发送和接收以实现流量控制避免接收方被数据淹没。该算法的核心是让发送方根据接收方的接收能力来调整数据发送速率。
a) 基本概念
发送窗口发送方可以连续发送的数据量由 TCP 头部的 Window 字段确定是接收方能够处理的最大数据量。接收窗口接收方能够处理的最大数据量告诉发送方当前自己能接收多少数据。已确认区间发送方已发送并收到确认的数据部分。未确认区间发送方已发送但还未收到确认的数据部分仍在等待 ACK。可发送区间发送方可以发送的新的数据这个区间是由接收窗口决定的。
b) 滑动窗口的工作机制
滑动窗口通过控制数据发送的字节数量来实现流量控制。当发送方发送了数据它可以在未收到 ACK 的情况下继续发送数据只要这些数据在窗口大小内
发送数据发送方根据接收方的窗口大小持续发送数据。等待确认接收方收到数据后返回 ACK 确认已接收的数据。窗口滑动当接收方确认某些数据后窗口就向前滑动允许发送更多数据。
c) 窗口调整
接收方可以在任何时候调整窗口大小。如果接收方缓存满了它会将窗口大小设置为 0告诉发送方停止发送当接收方有更多空间时会增大窗口。
d) 流量控制
滑动窗口机制的主要作用是流量控制确保发送方不会因为过快发送数据而导致接收方处理不过来。这种机制对于防止接收方过载和避免数据丢失至关重要。 2. TCP 拥塞控制算法
拥塞控制的主要目的是防止网络拥塞即避免由于过多的数据流导致网络资源如带宽、路由器缓冲区等耗尽。TCP 使用四种核心算法来动态调整数据发送速率以适应网络的拥塞情况。
a) 拥塞窗口 cwnd
拥塞窗口是 TCP 的一个动态变量表示网络上当前可安全发送的数据量。发送方根据拥塞窗口的大小来调整发送数据的速率避免网络出现拥塞。
b) 四大拥塞控制算法
1) 慢启动
目的防止网络初期拥塞逐步增加数据发送速率。工作原理每当一个新的连接建立时TCP 会以较小的拥塞窗口开始发送数据通常是 1 个 MSS最大报文段然后每次成功收到 ACK窗口大小就会指数级增长每收到一个 ACK拥塞窗口大小加倍。慢启动门限ssthresh当拥塞窗口增长到达一定阈值ssthresh时TCP 就会停止慢启动阶段进入拥塞避免阶段。
2) 拥塞避免
目的防止网络拥塞加剧窗口增速从指数级变为线性。工作原理在进入拥塞避免阶段后每收到一个 ACK窗口大小只增加一个 MSS线性增长确保不会因为过快增长导致拥塞。
3) 快速重传
目的在发生数据包丢失时快速重传丢失的数据包。工作原理当发送方收到三个重复的 ACK 时认为有数据包丢失立即重传丢失的数据包而不等待超时。
4) 快速恢复
目的避免慢启动重新开始提升恢复效率。工作原理与快速重传配合重传丢失的数据包后不进入慢启动而是根据网络状况直接调整拥塞窗口大小。
c) 拥塞控制的过程
拥塞控制过程包括以下四个阶段
慢启动阶段窗口从一个小值通常 1 个 MSS开始指数级增长直到达到慢启动门限ssthresh。拥塞避免阶段当窗口大小超过 ssthresh 后窗口以线性速度增长防止拥塞。快速重传阶段检测到数据包丢失时快速重传丢失的数据包尽量减少等待时间。快速恢复阶段快速恢复后窗口不会回到 1而是调整到适当大小继续线性增长。 3. 滑动窗口与拥塞控制的区别与联系
滑动窗口主要用于流量控制防止发送方发送数据太快导致接收方无法处理更多是关注接收方的处理能力。拥塞控制则是用于防止网络拥塞通过调整拥塞窗口的大小动态调整发送速率更多是关注网络的承载能力。
两者可以结合起来使用滑动窗口控制的是接收方的接收能力而拥塞窗口控制的是网络的可承载能力。实际的发送窗口是滑动窗口和拥塞窗口的最小值确保既不超过接收方能力也不让网络过载。 4. 总结
TCP 滑动窗口算法通过动态调整窗口大小确保发送方不会超过接收方的处理能力避免过多数据导致接收方处理过载实现流量控制。TCP 拥塞控制算法通过动态调整拥塞窗口防止网络拥塞。包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复四种机制分别用于不同的网络状态和阶段。两者共同作用确保 TCP 在传输数据时既能高效利用网络资源又能保证数据可靠传输。
