Systeme II. Christian Schindelhauer Sommersemester Vorlesung

Transkript

1 Systeme II Christian Schindelhauer Sommersemester Vorlesung

2 Stauvermeidung in TCP Tahoe Jacobson 88: Parameter: cwnd und Slow-Start-Schwellwert (ssthresh=slow start threshold) S = Datensegmentgröße = maximale Segmentgröße Verbindungsaufbau: cwnd S ssthresh Bei Paketverlust, d.h. Bestätigungsdauer > RTO, multiplicatively decreasing cwnd S ssthresh Werden Segmente bestätigt und cwnd ssthresh, dann slow start: cwnd cwnd + S x: Anzahl Pakete pro RTT Werden Segmente bestätigt und cwnd > ssthresh, dann additively increasing cwnd cwnd + S x 1 y max x 1 y x/2 x 2 x, bis x = y x x +1 Systeme-II 19. Vorlesung - 2

3 TCP Tahoe Systeme-II 19. Vorlesung - 3

4 Fast Retransmit und Fast Recovery TCP Tahoe [Jacobson 1988]: Geht nur ein Paket verloren, dann Wiederversand Paket + Restfenster Und gleichzeitig Slow Start Fast retransmit Nach drei Bestätigungen desselben Pakets (triple duplicate ACK), sende Paket nochmal, starte mit Slow Start TCP Reno [Stevens 1994] Nach Fast retransmit: y x/2 ssthresh min(wnd,cwnd)/2 cwnd ssthresh + 3 S x y + 3 Fast recovery nach Fast retransmit Erhöhe Paketrate mit jeder weiteren Bestätigung cwnd cwnd + S Congestion avoidance: Trifft Bestätigung von P+x ein: cwnd ssthresh Systeme-II 19. Vorlesung - 4

5 Stauvermeidungsprinzip: AIMD Kombination von TCP und Fast Recovery verhält sich im wesentlichen wie folgt: Verbindungsaufbau: x 1 Bei Paketverlust, MD:multiplicative decreasing x x/2 Werden Segmente bestätigt, AD: additive increasing x x +1 Systeme-II 19. Vorlesung - 5

6 Beispiel: TCP Reno in Aktion Fast Retransmit Fast Recovery Additively Increase Slow Start Multiplicatively Decrease Systeme-II 19. Vorlesung - 6

7 Durchsatz und Antwortzeit Klippe: Hohe Last Geringer Durchsatz Praktisch alle Daten gehen verloren Knie: Hohe Last Hoher Durchsatz Einzelne Daten gehen verloren Systeme-II 19. Vorlesung - 7

8 Ein einfaches Datenratenmodell n Teilnehmer, Rundenmodell Teilnehmer i hat Datenrate xi(t) Anfangsdatenrate x 1 (0),, x n (0) gegeben Feedback nach Runde t: y(t) = 0, falls y(t) = 1, falls wobei K ist Knielast Jeder Teilnehmer aktualisiert in Runde t+1: x i (t+1) = f(x i (t),y(t)) Increase-Strategie f 0 (x) = f(x,0) Decrease-Strategie f 1 (x) = f(x,1) Wir betrachten lineare Funktionen: Systeme-II 19. Vorlesung - 8

9 Lineare Datenratenanpassung Interessante Spezialfälle: AIAD: Additive Increase Additive Decrease MIMD: Multiplicative Increase/Multiplicative Decrease AIMD: Additive Increase Multiplicative Decrease Systeme-II 19. Vorlesung - 9

10 Konvergenz Konvergenz unmöglich Bestenfalls Oszillation um Optimalwert Oszillationsamplitude A Einschwingzeit T Systeme-II 19. Vorlesung - 10

11 Vektordarstellung (I) Systeme-II 19. Vorlesung - 11

12 Vektordarstellung (II) Systeme-II 19. Vorlesung - 12

13 AIAD Additive Increase/ Additive Decrease Systeme-II 19. Vorlesung - 13

14 MIMD: Multiplicative Incr./ Multiplicative Decrease Systeme-II 19. Vorlesung - 14

15 AIMD: Additively Increase/ Multiplicatively Decrease Systeme-II 19. Vorlesung - 15

16 TCP Zusammenfassung TCP erzeugt zuverlässigen Byte-Strom Fehlerkontrolle durch GoBack-N Congestion control Fensterbasiert AIMD, Slow start, Congestion Threshold Flusskontrolle durch Window Verbindungsaufbau Algorithmus von Nagle Systeme-II 19. Vorlesung - 16

17 TCP fairness & TCP friendliness TCP reagiert dynamisch auf die zur Verfügung stehende Bandweite Faire Aufteilung der Bandweite Im Idealfall: n TCP-Verbindungen erhalten einen Anteil von 1/n Zusammenspiel mit anderen Protokollen Reaktion hängt von der Last anderer Transportprotokolle ab z.b. UDP hat keine Congestion Control Andere Protokolle können jeder Zeit eingesetzt werden UDP und andere Protokoll können TCP Verbindungen unterdrücken Schlussfolgerung Transport-Protokolle müssen TCP-kompatibel sein (TCP friendly) Systeme-II 19. Vorlesung - 17

18 TCP header SrcPort DstPort SequenceNum Acknowledgment HdrLen 0 Flags Checksum AdvertisedWindow UrgPtr Options (variable) Data Systeme-II 19. Vorlesung - 18

19 Dienste der Transport- Schicht Verbindungslos oder Verbindungsorientert Beachte: Sitzungsschicht im ISO/OSI-Protokoll Verlässlich oder Unverlässlich Best effort oder Quality of Service Fehlerkontrolle Mit oder ohne Congestion Control Möglichkeit verschiedener Punkt-zu-Punktverbindungen Stichwort: Demultiplexen Interationsmodelle Byte-Strom, Nachrichten, Remote Procedure Call Systeme-II 19. Vorlesung - 19

20 UDP User Datagram Protocol (UDP) ist ein unzuverlässiges, verbindungsloses Transportprotokoll für Pakete Hauptfunktion: Demultiplexing von Paketen aus der Vermittlungsschicht Zusätzlich (optional): Checksum aus UDP Header + Daten UDP header SrcPort Checksum Data DstPort Length Systeme-II 19. Vorlesung - 20

21 Remote procedure call Struktur Client Server Caller (client) Callee (server) Request Blocked Arguments Return value Arguments Return value Blocked Reply Computing Request Client stub Reply Request Server stub Reply Blocked RPC protocol RPC protocol Network Für komplexere Interaktion: Aufruf einer Funktion auf einen anderen Rechner Ziel: Transparentes Protokoll für den Aufrufer/Aufgerufenen Systeme-II 19. Vorlesung - 21

22 Ende der 19. Vorlesung Systeme II Christian Schindelhauer Folien teilweise adaptiert aus Vorlesung Computer Networks von Holger Karl Universität Paderborn 22