tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 167
Текст из файла (страница 167)
0,3 0,3 0,2 Ж 0,1 0,1 10 20 30 40 30 10 20 30 40 30 Время прохождения данных в оба конца, мс Время прохождения денных в обе конце, мс а б Рис. 6.31. Плотность вероятности времени прибытия подтверждения на уровне передачи данных (ак плотность вероятности времени прибытия подтверждения на транспортном уровне (б) Решение заключается в использовании крайне динамичного алгоритма, постоянно изменяющего величину периода ожидания, основываясь па измерениях производительности сети. Алгоритм, применяемый в ТСР, разработан Джекобсоном ()асоЪзоп) в 1988 году и работает следующим образом.
Для каждого соединения в протоколе ТСР предусмотрена переменная ЯТТ (Коппс(-Тг(р Тппе— время перемещения в оба конца), в которой хранится наименьшее время получения подтверждения для данного соединения. При передаче сегмента запускается таймер, который измеряет время, требуемое для получения подтверждения, а также запускает повторную передачу, если подтверждение не приходит в срок, Если подтверждение успевает вернуться прежде чем истечет период ожидания, ТСР- сущность измеряет время, потребовавшееся для его получения (М).
Затем значение переменной ЯТТ обновляется по следующей формуле: ЯТТ= аЯТТч- (1 — а)М, где а — весовой коэффициент, обычно равный 7тт8. 628 Глава б. Транспортный уровень Даже при известном значении переменной К7Твыбор периода ожидания подтверждения оказывается задачей нетривиальной. Обычно в протоколе ТСР это значение вычисляется как 8777Т. Остается только выбрать каким-нибудь хитрым образом соответствуюшее значение коэффициента 8. В ранних реализациях протокола использовалось 1) - 2, однако экспериментально было показано, что постоянное значение р является негибким и плохо учитывает ситуации, при которых разброс значений времени прибытия подтверждения увеличивается.
В 1988 г. Джекобсон предложил использовать значение 8, грубо пропорциональное среднеквадратичному отклонению (дисперсии) функции плотности вероятности времени прибытия подтверждения. Таким образом, при увеличении разброса значений времени прибытия увеличивалось бы и значение р, и наоборот. В частности, оп предложил использовать среднее лилпл~ое отклонение в качестве легко вычисляемой оценки средлвквидритичпого отклонения.
В его версии алгоритма для каждого соединения вводилась еше одна сглаженная переменная Р, отклонение. При получении каждого подтверждения вычислялась абсолютная величина разности между ожидаемым и измеренным значениями ф7Т- М~. Сглаженное значение втой величины сохранялось в переменной Р, вычисляемой по формуле .Р = аР + (1 — а) )777Т- 44, где р в обшем случае могло выбираться отличным от значения, используемого в предыдущей формуле. Хотя значение переменной Р и отличается от среднеквадратичного отклонения, оцо достаточно хорошо подходит для данного алгоритма.
Кроме того, Джекобсон показал, как можно вычислить значение этой переменной, используя только целочисленные сложение, вычитание и сдвиг, что явилось болыпим плюсом. В настоящее время этот алгоритм применяется в большинстве реализаций протокола ТСР, а значение интервала ожидания устанавливается по формуле Время ожидания = 777Т+ 4Р. Выбор множителя 4 является произвольным, однако это значение обладает двумя преимушествами. Во-первых, умножение целого числа на 4 может быть выполнено одной командой сдвига.
Во-вторых, относительное количество излишних повторных передач при таком значении времени ожидания не превысит одного процента. (Вначале Джекобсон предлагал умножать Р на 2, но последуюшие исследования показали, что 4 дает лучшую производительность.) При динамической оценке величины 777Т возникает вопрос, что делать со значением 777Т при повторной передаче сегмента. Когда, наконец, прибывает подтверждение для такого сегмента, непонятно, относится это подтверждение к первой передаче пакета или же к последней, Неверная догадка может серьезно снизить точность оценки 777Т.
Эта проблема была обнаружена радиолюбителем Филом Карпом (РЫ1 Кагп). Его интересовал вопрос передачи ТСР/1Р-пакетов с помощью коротковолновой любительской радиосвязи, известной своей ненадежностью (в лучшем случае до адресата доходит лишь половина пакетов). Предложение Ф. Кариа было очень простым: не обновлять значение 777Т для переданных Транспортные протоколы Интернета: ТСР 629 повторно пакетов.
Вместо этого при каждой повторной передаче время ожидания можно удваивать до тех пор, пока сегменты не пройдут с первой попытки, Это исправление получило название алгоритма Кариа. Он применяется в большинстве реализаций протокола ТСР. В протоколе ТСР используется не только таймер повторной передачи. Еше один применяемый в этом протоколе таймер называется таймером настойчивости.
Он предназначен для предотврашения следующей тупиковой ситуации, Получатель посылает подтверждение, в котором указывает окно пулевого размера, давая тем самым отправителю команду подождать. Через некоторое время получатель посылает пакет с новым размером окна, но этот пакет теряется. Теперь обе стороны ожидают действий противоположной стороны. Когда срабатывает таймер настойчивости, отправитель посылает получателю пакет с вопросом, не изменилось ли текушее состояние. В ответ получатель сообшает текущий размер окна. Если он все егце равен нулю, таймер настойчивости запускается снова, и весь цикл повторяется. Если же окно увеличилось, отправитель может передавать данные.
В некоторых реализациях протокола используется третий таймер, называемый дежурным таймером. Когда соединение не используется э течение долгого времени, срабатывает дежурный таймер, заставляя одну сторону проверить, есть ли еше кто живой па том конце соединения. Если проверяющая сторона пе получает ответа, соединение разрывается. Эта особенность протокола довольно противоречива, поскольку она приносит дополнительные накладные расходы и может разорвать вполне жизнеспособное соединение из-за кратковременной потери связи. Последний таймер, используемый в каждом ТСР-соединении, — это таймер, запускаемый в состоянии 11МЕП %А1Т конечного автомата при закрытии соединения.
Он отсчитывает двойное время жизни пакета, чтобы гарантировать, что после закрытия соединения в сети пе останутся созданные им пакеты. Беспроводные протоколы ТСР и 00Р Теоретически, транспортные протоколы пе должны зависеть от технологии, применяемой па расположенном ниже сетевом уровне, В частности, протоколу ТСР должно быть все равно, передаются его сегменты по радио или по оптоволоконному кабелю. На практике, тем не менее, это имеет значение, гак как основная часть реализаций протокола ТСР подверглась детальной оптимизации, основанной на предположениях, справедливых для проводных сетей, но неверных лля беспроводных.
Игнорирование свойств беспроводной связи может привести к появлению реализации протокола ТСР, которая будет логически корректной, но в то же время будет характеризоваться ужасающе низкой производительностью. Основным вопросом является алгоритм борьбы с перегрузкой.
Почти все нынешние реализации протокола ТСР предполагают, что тайм-ауты вызываются заторами, а не потерей пакетов. Соответственно, когда время ожидания истекает, протокол ТСР снижает скорость передачи (например, по алгоритму затяжного 690 Глава 6. Транспортный уровень пуска Джекобсона), чтобы ослабить нагрузку на сеть и тем самым способствовать устранению затора. К сожалению, беспроводные линии передачи являются чрезвычайно ненадежными, Они постоянно теряют пакеты. Правильная реакция на потерю пакета должна состоять в его скорейшей повторной отправке. Снижение скорости может лишь ухудшить ситуацию. Если, к примеру, 20 % всех пакетов теряется, а отправитель передает по 100 пакетов в секунду, то до получателя доходит около 80 пакетов в секунду.
Если отправитель снизит скорость до 50 пакетов в секунду, на выходе скорость упадет до 40 пакетов в секунду, Таким образом, если пакет теряется в проводной сети, отправитель должен снизить скорость. Если же пакет теряется в беспроводной сети, отправитель должен не снижать скорость, а, возможно, даже увеличить ее (это напоминает разницу в способах вывода из заноса переднеприводных и заднеприводных автомобилей. — Примеч.
перев.). Если отправитель не знает, в какой сети он находится, ему трудно принять верное решение. Часто путь от отправителя до получателя оказывается неоднородным. Первые 1000 км могут проходить по проводной сети, но последний километр может оказаться беспроводным. В такой ситуации принять правильное решение в случае тайм-аута еще сложнее, так как его причины могут быть различными. Предложенное решение, получившее название непрямого протокола ТСР (Ванне и Вас1г1пагп, 1995), состояло в разбиении ТСР-соединения на два отдельных соединения, как показано на рис. 6.32. Первое соединение тянется от отправителя до базовой станции, а второе — от базовой станции до получателя.
Базовая станция просто копирует пакеты из одного соединения в другое в обоих направлениях, 32 бита Рис. 6.32. Разбиение ТСР-соединения не две Преимущество этой схемы состоит в том, что два соединения, на которые разбивается ТСР-соединение, оказываются однородными. В ответ на тайм-ауты в первом соединении отправитель может снизить скорость, а на тайм-ауты во втором — увеличить. Другие параметры также могут настраиваться независимо для каждого соединения, Недостаток заключается в том, что такое решение нарушает семантику протокола ТСР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
