TCP jellemzői 1/3 „A TCP egy kapcsolatorientált megbízható szolgáltatás kétirányú bájt-folyamokhoz.” KAPCSOLATORIENTÁLT Két résztvevő, ahol egy résztvevőt egy IP-cím és egy port azonosít. A kapcsolat egyértelműen azonosított a résztvevő párral. Nincs se multi-, se broadcast üzenetküldés. A kapcsolatot fel kell építeni és le kell bontani. Egy kapcsolat a lezárásáig aktív.

TCP jellemzői 2/3 „A TCP egy kapcsolatorientált megbízható szolgáltatás kétirányú bájt-folyamokhoz.” MEGBÍZHATÓSÁG Minden csomag megérkezése nyugtázásra kerül. A nem nyugtázott adatcsomagokat újraküldik. A fejléchez és a csomaghoz ellenőrzőösszeg van rendelve. A csomagokat számozza, és a fogadónál sorba rendezésre kerülnek a csomagok a sorszámaik alapján. Duplikátumokat törli.

TCP jellemzői 3/3 „A TCP egy kapcsolatorientált megbízható szolgáltatás kétirányú bájt-folyamokhoz.” KÉTIRÁNYÚ BÁJTFOLYAM Az adatok két egymással ellentétes irányú bájt-sorozatként kerülnek átvitelre. A tartalom nem interpretálódik. Az adatcsomagok időbeli viselkedése megváltozhat: átvitel sebessége növekedhet, csökkenhet, eltérő késési idő miatt, más sorrendben is megérkezhetnek. Megpróbálja az adatcsomagokat időben egymáshoz közel kiszállítani. Megpróbálja az átviteli közeget hatékonyan használni.

Csúszó ablakok Adat ráta szabályozása ablak segítségével A fogadó meghatározza az ablak méretet (wnd) az ACK szegmensek TCP fejlécében. Ha a fogadó fogadási puffere tele van, akkor wnd=0-t küld. Máskülönben a fogadó wnd>0-t küld. A küldőnek be kell tartania: Az elküldött nem nyugtázott adatcsomagok száma kisebb egyenlő, mint az ablak mérete.

„visszalépés N-nel” stratégia Stratégia lényege Az összes hibás keret utáni keretet eldobja és nyugtát sem küld róluk. Mikor az adónak lejár az időzítője, akkor újraküldi az összes nyugtázatlan keretet, kezdve a sérült vagy elveszett kerettel. Következmények Egy méretű vételi ablakot feltételezünk. Nagy sávszélességet pazarolhat el, ha nagy a hibaarány.

„szelektív ismétlés” stratégia Stratégia lényege A hibás kereteket eldobja, de a jó kereteket a hibás után puffereli. Mikor az adónak lejár az időzítője, akkor a legrégebbi nyugtázatlan keretet küldi el újra. Következmények Javíthat a hatékonyságon a negatív nyugta használata. (NAK) Egynél nagyobb méretű vételi ablakot feltételezünk. Nagy memória igény, ha nagy vételi ablak esetén.

Működés Eredetileg a következő elvek érvényesültek: 1. A kapcsolat elején a csomagok teljes ablakát küldjük ki (adási ablak). 2. Minden egyes csomagot küldjünk újra az időzítőjének lejártakor. Ez a fenti logika azt eredményezi, hogy ablak-méretű csomag löketek kerülnek a hálózatra. A cél, hogy önütemező átvitelt valósítsunk meg.

Hatékonyság és fairness A hálózati terhelés az átvitellel és a válaszidővel kölcsönösen hat egymásra. Az átvitel maximális, ha a terhelés a hálózat kapacitását majdnem eléri. Ha a terhelés tovább nő, túlcsordulnak a pufferek, csomagok vesznek el, újra kell küldeni, drasztikusan nő a válaszidő. Ezt a torlódásnak nevezzük. Ezért a maximális terhelés helyett, ajánlatos a hálózat terhelését a könyök közelében beállítani. Itt a válaszidő csak lassan emelkedik, míg az adatátvitel már a maximum közelében van. Egy jó torlódáselkerülési (angolul congestion avoidance) stratégia a hálózat terhelését a könyök közelében tartja: hatékonyság. Emellett fontos, hogy minden résztvevőt egyforma rátával szolgáljunk ki: fairness.

Megfigyelések A nagyobb puffer a fogadónál nem előzi meg az torlódást. A küldő lassabb kezdése csökkenti a torlódást. A nyugták hiánya értelmezhető torlódásnak. A TCP küldési ablaka meghatározza a küldési rátát. Hogyan tanulható meg a helyes érték? Kereséssel, alkalmazkodó ablak mérettel. Visszacsatolással a hálózattól.

„Slowstart” A kapcsolódáskor kezdjünk lassan: 1. Kapcsolódáskor a küldő beállítja a torlódási ablakát (cwnd) egy csomagnyi méretűre (MSS). 2. A küldő a fogadó által felajánlott ablak méret (wnd) és a torlódási ablakának minimumával megegyező méretű adatot küld. 3. A felajánlott ablak méret eléréséig minden egyes nyugta megérkezésekor egy csomagnyival növeli a küldő a torlódási ablakát. Következmény: exponenciális növekedés. log 2 (/MSS) RTT alatt elérjük a felajánlott maximumot

Újraküldés RTO = Retransmission Timeout Ez szabályozza az időközt a küldés és egy duplikátum újraküldése között, ha egy nyugta kimarad. Mikor nem kerül nyugtázásra egy TCP csomag? Ha a nyugta lényegesen több időt vesz igénybe, mint az átlagos „roundtriptime” (RTT) 1. Probléma: RTT mérése 2. Probléma: Csak a nyugta jön túl későn Küldő Vár az RTO-nak megfelelő ideig. Ha nem érkezett nyugta, újraküldi a csomagot és növeli RTO ←2 RTO (RTO= 64 másodpercig). [exponenciális növekedés] RTO újraszámolása, ha a csomagok nyugtázódnak

TCP Tahoe Jacobson 88: Paraméterei a cwnd és az ssthresh (slowstart threshold) 1. Kapcsolat felépítésnél: ← ; ℎℎ ← Csomagvesztésnél „multiplicatively decreasing” alkalmazása: ← ; ℎℎ ← max{ 2*, min(, )/2 } 3. Nyugta jön a szegmenshez és cwnd ≤ ssthresh (slowstart): ←+ (cwnd: exponenciális növekedési fázis) 4. Nyugta jön a szegmenshez és cwnd > ssthresh (additively increasing): ← +*/ (cwnd: lineáris növekedési fázis)

TCP torlódásvédelmi algoritmus szemléltetése

TCP Reno Gyors újraadás (angolul fast retransmit) ha ugyanazon csomaghoz 3 nyugta-duplikátum, azaz 4 azonos nyugta, érkezik (angolul tripleduplicate ACK), újraküldi az elveszett csomagot, egyidejűleg slow start fázisba lép TCP RENO [STEVENS 1994] Gyors újraadás után: (nincs slow start) ℎℎ ← {(,)/2, 2*} ← ℎℎ + 3 (nincs slow start) Gyors visszaállítás (angolul fast recovery) a gyors újraadás után Miden további nyugta után növeli a rátát: ← +. Torlódás elkerülés (angolul congestion avoidance) – új adat nyugta megérkezése esetén (újraküldés ACK-ja): ← ℎℎ

TCP – Nagle algoritmusa Hogyan biztosíthatjuk: a) hogy kis csomagok időben egymáshoz közel kerüljenek kiszállításra és b) hogy sok adat esetén nagy csomagok előnyben részesüljenek? NAGLE ALGORITMUSA Kis csomagok nem kerülnek addig küldésre, amíg nyugták hiányoznak. egy csomag kicsi, ha az adathossz < MSS Ha a korábban küldött csomag nyugtája megérkezik, küldi a következőt. Tulajdonsága Önmagát ütemező: gyors kapcsolat = sok kis csomag