TCP/UDP und Varianten Seminar ... - Informatik 4

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nicht den Empfang eines neuen Segmentes bestätigt, sondern dem Sender mitteilt, dass sich das Empfangsfenster geändert hat. Damit der Empfänger erkennt, wann er wieder Daten empfangen und das Window Update verschicken kann, wird der Persist Timer [9] verwendet. Mit dem Sliding Window besteht die Gefahr, dass das Silly Window Phänomen [9] auftritt. Der Empfänger bietet in jeder Quittung den freien Platz in seinem Empfangspuffer an, welcher gegebenenfalls sehr klein werden kann. Der Sender richtet sich nach diesem Wert und sendet entsprechend kleine Segmente, auch wenn eine wesentlich grössere Menge an Daten zum Versand ansteht. Dadurch entsteht ein Overhead durch die Header der Segmente. Diesem Problem wird vorgebeugt, in dem gefordert wird, dass mindestens ein Segment mit maximaler Segmentgrösse (angegeben in der MSS-Option) verschickt werden kann. 5.2 Nagle Algorithmus Während das Sliding Window versucht, eine Überlastung der kommunizierenden Hosts zu vermeiden, versucht der Nagle Algorithmus [4] eine unnötige Last auf dem Netzwerk zu vermeiden. Dieser Algorithmus wird verwendet, wenn nur wenig Daten zum Versenden anstehen, so dass versendete Segmente sehr klein sind. Klein heisst hier, dass der Overhead durch Header Relevanz besitzt. Solche kleinen Segmente werden als Tinygrams [9] bezeichnet. Der Nagle Algorithmus arbeitet dann wie folgt: Voraussetzungen: Dann Es steht ein Tinygram zum Versand an Es ist bisher keine Quittung für das zuletzt versendete Segment eingegangen Sammle weitere Daten die evtl. anfallen und füge sie dem Tinygram an Wenn die noch austehende Quittung eintrifft, dann sende das aus mehreren Daten zusammengesetzte Segment Der grosse Vorteil dieses Algorithmus ist, dass er selbstskalierend ist, d.h. wenn die Netzwerkauslastung gering ist (die Quittungen treffen schnell ein), werden Daten ohne grösse Verzögerung versendet. Ist das Netzwerk jedoch stark ausgelastet, so werden resourcenschonende grosse Segmente in grossen Abständen versandt, die dazu beitragen, dass sich die Netzwerklast wieder verringert. Aber dieser Algorithmus hat auch einen Nachteil, denn er ist für Anwendungen, die ihre Daten schnell benötigen, nicht einsetzbar (z.B. Echtzeitanwendungen). 5.3 Delayed Acknowledgements Im Gegensatz zum Nagle Algorithmus setzt man mit Delayed Acknowledgements [9] auf der Empfängerseite an. Hat der Empfänger ein Segment erhalten, so wartet er eine gewisse Zeit, bis er die Quittung sendet. Fallen in dieser Zeit Daten an, die zurück an den Sender geschickt werden müssen, so können die Daten und die Quittung zusammen übertragen werden. 16
5.4 Slowstart/Congestion Avoidance Ein Nachteil des Sliding Window ist, dass es zu Überlastungen an Knoten kommen kann, die auf dem Weg zum Empfänger passiert werden müssen, da diese keinen Einfluss auf die Grösse des Fensters ausüben können. Diesem Nachteil tritt Slowstart [9] entgegen. Auf der Senderseite wird die Eingangsrate von Quittungen beobachtet. Mittels Slowstart versucht man, die Ausgangsrate von Segmenten der Eingangsrate von Quittungen anzugleichen. Ein optimaler Zustand wird dann erreicht wenn der Sendkanal vollständig gefüllt ist. Abb. 5.1 Füllung des SendeKanals: 1)gering 2)optimal Slowstart versucht, die Kapazität des Kanals möglichst schnell vollständig auszunutzen, solange kein Segment verloren geht. Dazu benötigt Slowstart für jede Verbindung ein Congestionwindow, das zu Anfang der Verbindung mit 1 initialisiert wird. Für jede korrekt empfangene Quittung wird das Congestionwindow inkrementiert. …q† +!0>u\† 2(v‡ † a …ˆ† !0>u† £‡ † ‰$a: Dies führt zu einem exponentiellem Wachstum der Anzahl der Übertragenen Segmente, denn während des Sendens von Segmente treffen Quittungen für die zuletzt gesendeten Segmente ein. Sind z.B. 2 Segmente verschickt worden, so kommen 2 Quittungen zurück, so dass sich die Grösse des Congestionwindow verdoppelt. Der Sender sendet dann Datenmenge = min[Empfangsfenster, Congestionwindow]. Dies führt recht schnell zu einem gefülltem Sendekanal, solange der Empfänger seinen Puffer schnell genug leeren kann. Sollte jedoch ein Segment verloren gehen, so ist das Congestionwindow wieder auf den Anfangswert zu setzen, und der Füllgrad des Sendekanals nimmt dementsprechend ab. Um eine solche Situation zu verhindern, arbeitet Slowstart in Kombination mit Congestion Avoidance. So wird ein Schwellwert SSThreshold eingeführt, der anfangs zu 65535 Bytes initialisiert wird [10]. Sollte das Congestionwindow kleiner sein als der Schwellwert, so wird das Fenster gemäss dem Slowstart Algorithmus erhöht. Ist der Schwellwert überschritten, so geht das Verfahren in Congestion Avoidance über. Dann gilt für die Erhöhung des Congestionwindow …q† !0>u† 2(v‡ † a …q† +!#>u† 2‡ † ‰$ : 17 …ˆ† !0>u† £v‡ †
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