Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Этот алгоритм называется медленным стартом( slow start), однако на самом деле он не медленный — он растет экспоненциально, — особенно в сравнении с предыдущим алгоритмом, который позволяет отправлять целое окно управления потоком за один раз. Медленный старт показан на рис. 6.38. Во время первой круговой задержки (RTT) отправитель передает в сеть один пакет (и приемник получает один пакет). Во время второй круговой задержки передается два пакета, во время третьей — четыре.

Рис. 6.38.Медленный старт с начальным окном перегрузки в один сегмент

Медленный старт хорошо работает для широкого диапазона значений скорости и круговой задержки. Чтобы регулировать скорость отправки в зависимости от сетевого пути, он использует скорость прихода подтверждений. Посмотрим на то, как подтверждения возвращаются от отправителя к получателю (рис. 6.38). Когда отправитель получает подтверждение, он увеличивает окно насыщения на единицу и сразу же передает в сеть два пакета. (Один пакет соответствует увеличению окна на единицу, а второй передается взамен пакета, прибывшего на место назначения и таким образом покинувшего сеть. В каждый момент времени число неподтвержденных пакетов определяется окном перегрузки.) Однако эти два пакета не обязательно придут на хостполучатель с таким же интервалом, с каким они были отправлены. Пусть, например, отправитель подключен к сети Ethernet мощностью 100 Мбит/с. На отправку каждого 1250-байтного пакета уходит 100 мкс. Поэтому интервал между пакетами может быть маленьким, от 100 мкс. Ситуация меняется, если путь следования пакетов проходит через ADSL-линию мощностью 1 Мбит/с. Теперь для отправки такого же пакета требуется 10 мс. Таким образом, минимальный интервал между пакетами возрастает, по меньшей мере, в 100 раз. Этот интервал так и останется большим, если только в какой-то момент пакеты не будут все вместе ожидать отправки в одном буфере.

На рис. 6.38 описанный эффект можно увидеть, если посмотреть на интервал прибытия пакетов на приемник. Этот интервал сохраняется при отправке подтверждений и, следовательно, при их получении отправителем. Если сетевой путь медленный, подтверждения приходят медленно (через время, равное круговой задержке). Если сетевой путь быстрый, подтверждения приходят быстро (опять же через время, равное круговой задержке). Отправитель должен просто учитывать скорость прихода подтверждений при отправке новых пакетов, — а это и делает алгоритм медленного старта.

Поскольку алгоритм медленного старта приводит к экспоненциальному росту, в какой-то момент (скорее рано, чем поздно) в сеть будет слишком быстро отправлено слишком много пакетов. В результате на маршрутизаторах выстроятся очереди. Когда очереди переполняются, происходит потеря пакетов. В таком случае, когда подтверждение о доставке этого пакета не придет на хост-отправитель, сработает соответствующий таймер. На рис. 6.38 можно увидеть, в какой момент окно насыщения оказалось слишком большим. Через три круговых задержки в сети находится четыре пакета. Чтобы добраться до получателя, этим пакетам требуется время, равное целой круговой задержке. Это значит, что для данного соединения подходит окно перегрузки размером в четыре пакета. Но так как получение этих пакетов подтверждается, алгоритм медленного старта продолжает увеличивать окно перегрузки, и в результате через одну круговую задержку отправитель посылает в сеть восемь пакетов. Независимо от того, сколько пакетов отправлено, только четыре из них успевают дойти до места назначения за одну круговую задержку. Это значит, что сетевая шина заполнена. Дополнительные пакеты, попадая в сеть, будут застревать в очередях на маршрутизаторах, так как сеть не может достаточно быстро доставлять их получателю. Вскоре возникнут заторы и потери пакетов.

Чтобы контролировать медленный старт, отправитель должен хранить в памяти пороговое значение для каждого соединения. Оно называется порогом медленного старта (slow start threshold). Изначально устанавливается произвольное высокое значение, не превышающее размер окна управления потоком, чтобы оно никак не ограничивало возможности соединения. Используя алгоритм медленного старта, TCP продолжает увеличивать окно перегрузки, пока не произойдет тайм-аут или размер окна перегрузки не превысит пороговое значение (или не заполнится окно получателя).