运输层的拥塞控制
数据传输是怎么传输的？传输过程详解
数据传输是怎么传输的？传输过程详解一、FTP客户端发送数据到FTP服务器端，详述其工作过程。
两台机器的连接情况如下图所示：详细解答如下1.1、假设初始设置如下所示：客户端FTP端口号为：32768服务器端FTP端口号为：211.2、不同网络段上的两台计算机通过TCP/IP协议通讯的过程如下所示：协议是水平的，服务是垂直的。
物理层，指的是电信号的传递方式，透明的传输比特流。
链路层，在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据。
网络层，负责为分组交换网上的不同主机提供通信，数据传送的单位是分组或包。
传输层，负责主机中两个进程之间的通信，数据传输的单位是报文段。
网络层负责点到点（point-to-point）的传输（这里的“点”指主机或路由器），而传输层负责端到端（end-to-end）的传输（这里的“端”指源主机和目的主机）。
1.3、数据包的封装过程不同的协议层对数据包有不同的称谓，在传输层叫做段（segment），在网络层叫做数据报（datagram），在链路层叫做帧（frame）。
数据封装成帧后发到传输介质上，到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部，最后将应用层数据交给应用程序处理。
两台计算机在不同的网段中，那么数据从一台计算机到另一台计算机传输过程中要经过一个或多个路由器。
1.4、工作过程（1）在PC1客户端，将原始数据封装成帧，然后通过物理链路发送给Switch1的端口1。
形成的帧为：注：发送方怎样知道目的站是否和自己在同一个网络段？每个IP 地址都有网络前缀，发送方只要将目的IP地址中的网络前缀提取出来，与自己的网络前缀比较，若匹配，则意味着数据报可以直接发送。
也就是说比较二者的网络号是否相同。
本题中，PC1和PC2在两个网络段。
（2）Switch1收到数据并对数据帧进行校验后，查看目的MAC 地址，得知数据是要发送给PC2，所以Switch1就对数据帧进行存储转发，查看自己的MAC地址列表后，从端口2将数据转发给路由器的S0端口。
运输层知识点总结
运输层知识点总结运输层是OSI模型中的第四层，负责在主机之间提供端到端的数据传输服务。
运输层使用端口号来识别不同的应用程序，并为这些应用程序提供可靠的数据传输服务。
本文将总结运输层的知识点，包括运输层的功能、协议、特性等内容。
1. 运输层的功能运输层主要有两个功能，一是提供端到端的数据传输服务，二是为应用层提供端口号和流控制。
具体来说，运输层负责将应用层的数据分割成适合传输的数据段，并为这些数据段提供可靠的传输服务。
此外，运输层还负责数据的多路复用与分解，即将来自不同应用程序的数据段合并到一个数据流中传输，然后再分解成适合不同应用程序的数据段。
2. 运输层的协议在运输层有两个主要的协议，即传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP 提供可靠的数据传输服务，具有数据校验、流量控制、拥塞控制等功能，适用于需要可靠数据传输的应用程序，如电子邮件、文件传输等。
UDP则提供不可靠的数据传输服务，不具有数据校验、流量控制等功能，适用于实时性要求高的应用程序，如视频会议、在线游戏等。
3. 运输层的特性运输层有多种特性，包括可靠性、流量控制、拥塞控制等。
其中，可靠性是运输层最重要的特性之一，即保证数据传输的正确性和完整性。
为了实现可靠传输，TCP使用序号、确认应答、重传机制等技术。
流量控制是另一个重要的特性，即控制发送方的发送速率，使得接收方可以处理接收到的数据。
拥塞控制是为了避免网络拥塞，使得网络能够在高负载时保持稳定运行。
4. 运输层的端口号运输层使用端口号来识别不同的应用程序。
端口号是一个16位的数字，范围从0到65535。
其中，0到1023的端口号是系统端口号，用于系统服务和常用应用程序，如HTTP的端口号是80，SMTP的端口号是25。
1024到49151的端口号是注册端口号，用于一些常用应用程序，如FTP的端口号是21，Telnet的端口号是23。
49152到65535的端口号是动态或私有端口号，用于一些临时性应用程序。
基于性能服务的高速网络运输层拥塞控制解决方案
关 键 词 ： 能 服 务 ；拥 塞 控 制 ；网 络 测 量 ；模 糊 推 理 ；时 间 尺 度 性 中图分类 号 ： Ｐ ９． ４ Ｔ ３ ３０ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９３ ４ （ ０ ２ ０ —２ ９０ １ ０ —４ ３ ２ １ ） ３０ ５ — ７
现行 Ｔ Ｐ拥 塞控 制采 用端 到端 的方 式 ， 求 端 Ｃ 要
收 藕 日期 ： ０ １０ — ７ ２ １ － １０ ．
系统 根据 分 组 的发 送 和接 收过 程 探 测 网 络 拥 塞 状 况 。 由于所在 位置 的局 限性 ， 系 统 可 利 用 的拥 塞 端 信 号 只有 丢包 和 时延 。丢包 是一 个 只包含 “ 塞” 拥 和 “ 未拥 塞” ２种 状 态 的二 元 信 号 量 ， 导 致 发 送 端 不 会 断增 大发送 窗 口直 至 路 由器 缓存 溢 出 ， 成 网络 振 造
ｐ ｏ ｏｓ ｄ ｆ ＣＰ ｎｄ ｒ ｐ ｅ ｏｒ Ｔ ａ Ｕ Ｄ Ｐ， ｔ ｅ ｗｏ ｄｏ ｉ ａ ｒ ｎｓ ｒ ｌ ｙ ｒ ｒ ｏｃ ｌ ． Ａ ｓ ａ ａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｔ ｅ， ｔ ｓ ｈ ｔ ｍ ｎ ｎｔ ｔ ａ ｐｏ ｔ ａ ｅ ｐ ｏｔ ｏ ｓ ｌ ｙ ｒ ｄ ｔ ｕｃ ｕｒ ｈｉ
Ｐｅｒｏｒ ａ ｃ ｅｒ ｉ ｅ ｂａ ｅ ｒ ｎ ｐ ｔｌ ｙ ｏ ｇ ｔ ｏ ｔｏｌｒ ｏｌｔｏ ｆ ｍ ｎ ｅ ｓ ｖ ｃ ｓ ｄ ｔａ ｓ ｏｒ ａ ｅｒ ｃ ｎ ｅｓ ｉ ｃ ｎ ｒ ｅｓ ｕ ｉ ｎ ｏｎ ｆ ｉ — ｐ ｅｄ ｎ ｗｏｒ ｓ ｏｒ ｈ ｇｈ ｓ ｅ ｅｔ ｋ
基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ １ ７ ０３ ． 国 ６０ ２４ ） 作 者 简 介 ： 丽 华 （ ９ ６ ） 女 ， 士 ， 教 授 ； 究 方 向 ： 络 宋 １７一 ， 博 副 研 网 测 量 、 络 性 能 ； － ｉ： ｎ ｅ ａ ａ １６ ｃ ｍ． 网 Ｅｍａ ｍｉｎ ｈ ｈ ＠ ２ ． ｏ ｌ
srt 拥塞控制算法
srt 拥塞控制算法
SRT（Secure Reliable Transport）是一种基于UDT（UDP-based Data Transfer）协议的传输协议，它使用UDP作为底层传输协议，并提供了可靠的数据传输和拥塞控制机制。
SRT的拥塞控制算法是基于UDP的，与基于TCP的传输协议有所不同。
SRT的拥塞控制算法主要采用了以下几个关键技术和策略：
1. 基于窗口的拥塞控制：SRT使用发送窗口来控制数据的发送速率，避免网络拥塞。
发送窗口的大小可以根据网络状况动态调整，以适应不同的网络带宽和延迟。
2. 拥塞避免和拥塞恢复：当网络出现拥塞时，SRT会采取拥塞避免策略，减小发送窗口的大小，降低发送速率。
当网络状况改善时，SRT会逐步增加发送窗口的大小，恢复正常的发送速率。
3. 丢包检测和重传机制：SRT通过检测数据包的丢失情况来判断网络是否拥塞。
当检测到丢包时，SRT会触发重传机制，重新发送丢失的数据包，确保数据的可
靠性。
4. 往返时间（RTT）估计：SRT会估计数据包在网络中的往返时间，以便更准确地控制发送速率和重传时机。
5. 带宽估计：SRT会根据网络状况动态估计可用带宽，以便更好地调整发送窗口的大小和发送速率。
需要注意的是，SRT的拥塞控制算法是一种自适应的算法，它可以根据网络状况的变化动态调整传输参数，以实现更好的传输性能和稳定性。
同时，SRT还提供了丰富的拥塞控制统计信息，如RTT、丢包率、inflight（未确。
阐述运输层可靠传输的工作原理
运输层是网络协议的第五层，主要负责实现应用程序之间的通信和数据传输。
可靠传输的工作原理是确保数据在传输过程中能够准确、完整地到达目的地，避免数据丢失、乱序和重复等问题。
可靠传输的工作原理主要涉及到以下几个方面：
数据封装和拆解：在传输层，数据需要封装成传输层的数据报文，以便在网络中进行传输。
在接收端，需要对数据报文进行拆解，还原成原始数据。
可靠传输协议：传输层使用可靠的传输协议来保证数据的可靠性。
例如，TCP（传输控制协议）是一种常见的可靠传输协议。
TCP通过确认机制、重传机制、流量控制和拥塞控制等手段来保证数据的可靠传输。
确认机制：发送方在发送数据报文时，会等待接收方的确认信号。
如果接收方成功接收到了数据报文，就会发送一个确认信号；否则，发送方会重传数据报文，直到收到确认信号或超过重传次数限制。
重传机制：如果发送方没有收到确认信号或者收到了错误的数据报文，就会启动重传机制。
重传机制会重新发送数据报文，直到收到确认信号或超过重传次数限制。
流量控制：流量控制是为了避免发送方发送的数据报文过快，导致接收方无法及时处理而出现丢包等问题。
流量控制通过控制发送方的发送速率，使得接收方能够及时接收并处理数据报文。
拥塞控制：拥塞控制是为了避免网络拥堵而出现的数据传输问题。
拥塞控制通过动态地调整发送方的发送速率，使得网络能够保持相对稳定的状态。
总之，运输层可靠传输的工作原理是通过封装和拆解数据、使用可靠的传输协议、确认机制、重传。
运输层协议
运输层协议运输层协议是 OSI 模型中的第四层，它提供了应用程序之间的端到端通信。
运输层协议主要有两个主要的协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
传输控制协议（TCP）是一种可靠的、面向连接的协议。
它能够保证数据的可靠传输，确保数据的有序性，并且能够进行拥塞控制。
TCP通过将数据分割成多个小的报文段，并对每个报文段进行编号和校验，以确保数据的完整和正确性。
在传输过程中，如果某个报文段丢失或损坏，TCP将重新发送该报文段，以保证数据的可靠性。
此外，TCP还通过使用滑动窗口机制来控制数据的流量，以及使用三次握手和四次挥手来建立和终止连接。
用户数据报协议（UDP）是一种不可靠的、无连接的协议。
UDP不保证数据的可靠性，也不保证数据的有序性。
它仅仅将数据从一个应用程序发送到另一个应用程序，没有任何添加额外的标识或控制信息。
UDP适用于一些对数据传输延迟要求比较高的应用场景，如音频和视频传输。
由于UDP没有拥塞控制机制，因此它在网络拥塞情况下会导致丢失大量的数据。
运输层协议在互联网中起着至关重要的作用。
它使得不同计算机上的应用程序能够通过互联网进行通信。
运输层协议通过为每个数据包添加特定的头部信息，在网络中识别该数据包属于哪个应用程序。
它还负责将数据分割成适当的大小，并确定传输顺序，以确保数据能够正确到达目的地。
此外，运输层协议还能够实现多路复用和多路分解。
多路复用是指多个应用程序可以共享同一个网络连接，而不需要建立多个独立的连接。
多路分解是指一个应用程序可以同时处理多个网络连接。
这些特性使得运输层协议能够更有效地利用网络资源，提高网络的性能和吞吐量。
总之，运输层协议是互联网中非常重要的一层协议，它使得应用程序能够进行端到端的通信。
通过提供可靠性、有序性和拥塞控制等机制，运输层协议能够保证数据在网络中的正确传输。
无论是TCP还是UDP，它们都有各自适用的场景和优点，可以根据应用程序的需求来选择使用。
流量控制和拥塞控制
（2）拥塞控制 拥塞控制的目的是将网络内（或网络的部分区域内） 的报文分组数目保持在某一量值之下，超过这一量值， 分组的平均排队时延将急剧增大。因为一个分组交换网 络实质上是一个排队网络，每个节点的输出链路端口都 配置了一个排队队列，如果分组到达的速度超过或等于 分组发送的速度，那么队列就会无限制地增长，致使分 组平均传输时延趋于无穷大；如果进入网络的分组数目 继续增加，那么节点缓冲器就会占满溢出，造成一些分 组丢失。丢失分组的后果是发端重发，而重发实际上又 增大了网络内流通的业务量，最终可能使所有节点缓冲 器都被占满，所有通路完全被阻塞，系统的吞吐率趋于 0。
（3）死锁防止 网络拥塞到一定程度时，就会发生死锁现象。死锁发生的条件是：处于同一个封闭环路 上的所有节点，其相关链路缓冲器都被积压的报文分组占满，从而失去了该节点所担负的 存储转发能力。即使在网络轻负荷的情况下，也可能出现死锁的现象。死锁防止技术旨在 通过合理地设计网络，来使之免于发生死锁现象。
图7-1 锁死现象
网络数据流的控制技术分类
网络数据流的控制技术可以分为三类：流量控制、拥塞控制和死锁防止。 它们有不同的目的和实施对象，而且各自在不同的范围与层次上实现。
（1）流量控制 流量控制是对网络上的两个节点之间的数据流量施加限 制，它的主要目的是控制链路上的平均数据传输速率， 以适应接收端本身的承载能力，以免过载。流量控制包 括路径两端的端到端流量控制与链路两端的点到点流量 控制。在不断发展的互联网环境中，高速节点与低速节 点并存，这就需要通过流量控制来减少或避免分组的丢 失及存储器的溢出，从而避免拥塞
第7章
流量控制和拥塞 控制
CONTENTS
目录
0 流量和拥塞控制概论
1
流量和拥塞控制技术
运输层协议的作用
运输层协议：连接你我，传输信息运输层协议是计算机网络中的一个重要组成部分，其作用是建立端到端的通信连接，实现数据的可靠传输。
具体来说，运输层协议可以实现以下几个方面的功能：
1. 端口管理
运输层协议通过端口来识别不同的应用程序，从而实现多个应用程序同时在同一台计算机上运行，不会互相干扰。
此外，端口也可以用于网络安全，例如关闭一些敏感的端口来防止黑客攻击。
2. 可靠传输
运输层协议可以实现将数据分割成数据包，并在传输过程中进行错误检测和纠正，从而确保数据的可靠传输。
其中，TCP协议是一个经典的可靠传输协议。
3. 流量控制
运输层协议可以基于网络传输速度、数据接收速度等因素，来实现流量控制，避免过多的数据发送导致网络阻塞。
4. 拥塞控制
拥塞控制是指在网络出现拥塞时，运输层协议可以减缓数据传输速度，从而避免网络的崩溃和数据的丢失。
在实际的网络应用中，常见的运输层协议有TCP、UDP等。
TCP协
议适用于那些对数据准确性要求较高的场合，例如文件传输、电子邮
件等。
而UDP协议则适用于实时传输、低延迟等场合，例如网络电话、视频会议等。
总之，运输层协议在计算机网络中扮演着至关重要的角色，它连
接了各个应用程序之间的通信，让我们可以轻松地交流和分享信息。
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12
更新后的 ssthresh = 12
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指数规律增长
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传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
在执行慢开始算法时，拥塞窗口 cwnd 的初始值为 1， 发送第一个报文段 M0。
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
当 TCP 连接进行初始化时，将拥塞窗口=1。图中的窗 口单位不使用字节而使用报文段。
慢开始门限的初始值设置为 16 个报文段， 即 ssthresh = 16。
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
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ssthresh = 16
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更新后的 ssthresh = 12
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传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
更新后的 ssthresh 值变为 12（即发送窗口数值 24 的 一半），拥塞窗口再重新设置为 1，并执行慢开始算 法。
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
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ssthresh = 16
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更新后的 ssthresh = 12
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慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
假定拥塞窗口的数值增长到 24 时，网络出现超时（表 明网络拥塞了）。
课件制作人：谢希仁
要点
无论在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要发送方 判断网络出现拥塞（其依据就是没有按时收到确 认）：
要将慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时的发 送窗口值的一半（但不能小于2）
拥塞窗口cwnd重新设置为1，执行慢开始算法；
目的：迅速减少主机发送到网络中的分组数，使
得发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的
课件制作人：谢希仁
慢开始算法的原理
由小到大逐渐增大发送窗口，也就是逐渐增大拥塞 窗口；
在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口 cwnd 设置为一个最大报文段 MSS 的数值；
在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口 增加至多一个 MSS 的数值；
每经过一个传输轮次，拥塞窗口 cwnd 就加倍； 用这样的方法逐步增大发送端的拥塞窗口 cwnd，可
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
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ssthresh = 16
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更新后的 ssthresh = 12
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慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
当拥塞窗口 cwnd 增长到慢开始门限值 ssthresh 时 （即当 cwnd = 16 时），就改为执行拥塞避免算法， 拥塞窗口按线性规律增长。
分组处理完毕。
课件制作人：谢希仁
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
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ssthresh = 16
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更新后的 ssthresh = 12
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传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
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更新后的 ssthresh = 12
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
发送端收到 ACK1 （确认 M0，期望收到 M1）后，将 cwnd 从 1 增大到 2，于是发送端可以接着发送 M1 和 M2 两个报文段。
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
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ssthresh = 16
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更新后的 ssthresh = 12
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0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
接收端发回 ACK2 和 ACK3。发送端每收到一个对新报 文段的确认 ACK，就把发送端的拥塞窗口加 1。现在 发送端的 cwnd 从 2 增大到 4，并可发送 M4 ~ M6共 4 个报文段。
以使分组注入到网络的速率更加合理。
课件制作人：谢希仁
拥塞避免算法
条件：拥塞窗口cwnd >慢开始门限 ssthresh 时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算 法；
原理：没经过一个往返时间RRT（即传输轮 次），就把拥塞窗口cwnd 加1，而不是加倍；
拥塞窗口cwnd按线性规律缓慢增长，比慢开 始算法的拥塞窗口增长速率缓慢得多。
慢开始和拥塞避免算法的实现举例
拥塞窗口 cwnd
线性规律增长 24
发生超时
20 进入拥塞避免
进入拥塞避免
16
ssthresh = 16
12
பைடு நூலகம்
更新后的 ssthresh = 12
8
4
指数规律增长
0
传输次数
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
慢开始
拥塞避免
慢开始 拥塞避免
发送端每收到一个对新报文段的确认 ACK，就把发送 端的拥塞窗口加 1，因此拥塞窗口 cwnd 随着传输次数 按指数规律增长。
计算机网络
第 7 章 运输层的拥塞控制
课件制作人：谢希仁
四种拥塞控制的方法
慢开始 拥塞避免 快重传 快恢复
课件制作人：谢希仁
两个参数
拥塞窗口cwnd：发送方维持的一个状态变量，拥塞 窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在 变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。
慢开始门限ssthresh：其用法如下 当cwnd < ssthresh时，使用慢开始算法； 当cwnd > ssthresh时，停止使用慢开始算法而 改用拥塞避免算法 当cwnd = ssthresh时，既可使用慢开始算法， 也可使用拥塞避免算法。