Controllo di Congestione in Reti Internet Docente: Vincenzo Eramo

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1 Controllo di Congestione in Reti Internet Docente: Vincenzo Eramo

2 Controllo di Congestione (/) Ha lo scopo di evitare condizioni di sovraccarico nei nodi della rete limitando il traffico offerto alla rete Difficoltà il protocollo IP (protocollo di rete) non possiede alcun meccanismo per rivelare e controllare la congestione la rete non coopera con gli host per il controllo della congestione il TCP è un protocollo end-to-end e può rivelare e controllare la congestione solo in modo indiretto la conoscenza dello stato della rete da parte delle entità TCP è imperfetta a causa dei ritardi di rete Il controllo di flusso consente anche di evitare una congestione nei nodi di rete

3 Window Controllo di Congestione (/) Sono definiti dei meccanismi addizionali Utilizzano i riscontri ricevuti per implementare il controllo di congestione Lo scadere del timeout di ritrasmissione è considerato un sintomo di congestione Esistono varie implementazioni di TCP che supportano meccanismi per il controllo di congestione Berkeley Tahoe Reno Meccanismo Slow Start Congestion voidance Fast retransmit Fast recovery TCP Berkeley TCP Tahoe TCP Reno

4 Slow Start (/3) Tende ad evitare l insorgere di congestione durante la fase di avvio di una connessione Regola l emissione dei segmenti all inizio di una connessione e ha lo scopo di raggiungere il ritmo di emissione a regime senza causare congestione Si definisce una Congestion Window la cui dimensione, misurata in segmenti, tende ad aumentare progressivamente La dimensione della finestra (awdn) in emissione è determinata dal minimo tra: La dimensione della Congestion Window (cwdn) La dimensione della finestra indicata negli CK inviati dall entità ricevente e espressa in segmenti (credit)

5 Slow Start (/3) L ampiezza della finestra (awnd) in segmenti è: awdn=min(credit,cwdn) credit: numero di crediti (in segmenti) concessi nell ultimo CK cwdn: dimensione della congestion window (in segmenti) Procedura di aggiornamento di cwdn l momento dell emissione del primo segmento cwdn è inizializzato al valore unitario (cwdn=) per ogni riscontro ricevuto, cwdn è incrementato di una unità (cwdn=cwdn+)

6 Slow Start (3/3) S TCP segment ( byte) cknowledgment Cycle Time B cwdn= cwdn= cwdn=3 cwdn= cwdn= cwdn=6 cwdn=7 cwdn=

7 Congestion voidance (/) Regola l ampiezza della finestra in caso di congestione di rete Una procedura identica a quella di slow start è troppo aggressiva in caso di congestione Meccanismo di congestion avoidance E innescato in caso di esaurimento del timeout e quindi di ritrasmissione di un segmento Richiede la definizione di un parametro detto Slow Start Threshold Size (ssthresh)

8 Procedura Congestion voidance (/) Si innesca quando c è la scadenza di un time-out E definito il parametro ssthresh, il cui valore è legato al valore attuale cwdn della larghezza della congestion avoidance: cwdn ssthresh Il parametro cwnd è re-inizializzato al valore unitario (cwdn=) Si esegue la procedura di slow start (cwdn=cwdn+ ad ogni ricezione di un CK) fino a quando è valida la seguente condizione: cwdn ssthresh se cwdn > sstresh, ad ogni ricezione di un CK si effettua il seguente incremento: cwdn cwdn / cwdn * cwdn* è la dimensione della finestra raggiunta al ciclo precedente (un ciclo ha la durata di un Round Trip Time (RTT) o tempo di ciclo ) Lo scopo è quello di aumentare la finestra al più di un segmento ogni RTT

9 Congestion voidance (3/) Scadenza time-out ssthresh= cwdn= cwdn= cwdn=8 cwdn= cwdn=3 cwdn= cwdn*= B S TCP segment ( byte) Cycle Time cknowledgment

10 cwdn Congestion voidance (/) Timeout esaurito ssthresh Round Trip Time

11 Fast Retransmit (/3) La perdita occasionale di un segmento, dovuta ad una congestione di rete lieve, può causare la ri-trasmissione di un consistente numero di segmenti cwdn= Retransmission Time-out (RTO) segmento perso segmenti fuori sequenza S TCP segment ( byte) B Cycle Time cknowledgment

12 Fast Retransmit (/3) Migliora le prestazioni in caso di perdita di un singolo segmento Velocizza la ritrasmissione del segmento perso Evita la ritrasmissione dei segmenti successivi Procedura Il ricevitore emette un CK non appena rivela un fuori sequenza ed emette un CK per ogni segmento successivo fuori sequenza La ricezione di tre CK duplicati è considerato sintomo di un segmento perso La scelta di tre CK tende ad evitare il caso in cui il segmento successivo a quello riscontrato abbia subito un ritardo così elevato da aver causato un fuori sequenza La ritrasmissione del segmento inizia non appena sono ricevuti quattro CK del segmento precedente anche se il timeout non è scaduto

13 Fast Retransmit (3/3) Retransmission Time-out (RTO) Procedura di congestion avoidance (ssthresh=) cwdn= cwdn= cwdn= segmento perso segmenti fuori sequenza Invio CK duplicati S TCP segment ( byte) B Cycle Time cknowledgment

14 Fast Recovery (/3) Evita l innesco della procedura standard di congestion avoidance quando è attivata la procedura di fast retransmit l arrivo di CK multipli assicura che i segmenti inviati sono stati ricevuti e quindi la congestione è stata superata Differenze con la procedura di congestion avoidance il valore iniziale di cwdn è maggiore l incremento di cwdn è sempre lineare si evita la fase iniziale di aumento esponenziale di cwdn (slow start)

15 Fast Recovery (/3) Procedura Dopo che sono stati ricevuti tre CK duplicati si pone cwdn ssthresh viene ritrasmesso il segmento perduto per tener conto dei segmenti già ricevuti si pone: cwdn sstresh 3 ogni volta che arriva un CK duplicato, il valore di cwdn viene incrementato di uno e trasmesso (se possibile) un segmento quando viene ricevuto un CK non duplicato (riscontro cumulativo) si pone cwdn sstresh la finestra è aggiornata come nella seconda parte della procedura di congestion avoidance

16 Fast Recovery (3/3) cwdn= Retransmission Time-out (RTO) Procedura di Fast Recovery ssthresh= cwdn=ssthresh+3= cwdn=6 cwdn=ssthresh= cwdn*= cwdn= segmento perso segmenti fuori sequenza Invio CK duplicati S TCP segment ( byte) 3 B Cycle Time cknowledgment