Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Механизмы выбора размера окна, использующиеся в TCP Reno, более чем на два десятилетия стали основой контроля перегрузки в TCP. В течение этих лет механизмы претерпели ряд незначительных изменений — в частности, появились новые способы выбора начального окна, были устранены неоднозначные ситуации. Усовершенствования коснулись и механизмов восстановления после потери двух или более пакетов. К примеру, версия TCP RenoNew использует номера частичных подтверждений, полученных после повторной передачи одного из потерянных пакетов, для восстановления другого потерянного пакета (Hoe, 1996) (см. RFC 3782). С середины 1990-х годов стали появляться варианты описанного выше алгоритма, основанные на других законах управления. К примеру, в системе Linux используется CUBIC TCP (Ha и др., 2008), а Windows включает вариант Compound TCP (Tan и др., 2006).

Рис. 6.41. Быстрое восстановление и пилообразный график для TCP Reno

Два более серьезных нововведения касаются реализаций TCP. Во-первых, сложность этого алгоритма заключается в том, что по дубликатам подтверждений необходимо определить, какие пакеты были потеряны, а какие — нет. Номер накопительного подтверждения не содержит такой информации. Простым решением стало использование выборочных подтверждений( SACK, Selective ACKnowledgement), в которых может содержаться до трех диапазонов успешно полученных байтов. Такая информация позволяет отправителю более точно определить, какие пакеты следует передать повторно, и следить за еще не доставленными пакетами.

При установлении соединения отправитель и получатель передают друг другу параметр SACK permitted, чтобы показать, что они могут работать с выборочными подтверждениями. Когда выборочные подтверждения включены, обмен данными происходит так, как показано на рис. 6.42. Получатель использует поле Номер подтверждения обычным способом — как накопительное подтверждение последнего по порядку полученного байта. Когда пакет 3 приходит к нему вне очереди (так как пакет 2 потерян), он отправляет SACK option для полученных данных вместе с накопительным подтверждением (дубликатом) для пакета 1. SACK option содержит информацию о диапазонах полученных байтов, которые располагаются после номера самого подтверждения. Первый диапазон — пакет, к которому относится дубликат подтверждения. Следующие диапазоны, если они есть, относятся к последующим блокам. Обычно используется не более трех диапазонов. К моменту прихода пакета 6 в выборочном

подтверждении используется уже два диапазона: первый указывает на получение пакетов 3 и 4, второй — на получение пакета 6 (вдобавок к пакетам, полученным до пакета 1). Основываясь на всех полученных SACK option, отправитель решает, какие пакеты следует передать повторно. В данном случае лучше всего взять пакеты 2 и 5.

Рис. 6.42. Выборочные подтверждения

Выборочные подтверждения содержат рекомендательную информацию. На самом деле, обнаружение потери пакетов по дубликатам подтверждений и изменение окна перегрузки происходят так, как было описано выше. Тем не менее выборочные подтверждения упрощают процесс восстановления в ситуациях, когда несколько пакетов теряются примерно в одно и то же время, так как с их помощью отправитель узнает, какие пакеты не дошли до адресата. Выборочные подтверждения применяются далеко не везде. О них рассказывается в RFC 2883, а контроль управления TCP с использованием выборочных подтверждений описан в RFC 3517.

Второе усовершенствование состоит в использовании явных уведомлений о перегрузке ( ECN, Explicit Congestion Notification) в качестве дополнительного сигнала о перегрузке. Явные уведомления о перегрузке представляют собой механизм IP-уровня, позволяющий сообщать хостам о перегрузке (см. раздел 5.3.4). С его помощью TCP-приемник может получать сигналы о насыщении от IP.

Явные уведомления о перегрузке включены для TCP-соединения, если при установке этого соединения отправитель и получатель сообщили друг другу о том, что они могут использовать такие уведомления, с помощью битов ECE и CWR. В таком случае в заголовке каждого пакета с TCP-сегментом указано, что этот пакет может передавать явные уведомления о перегрузке. Тогда при угрозе перегрузки маршрутизаторы, поддерживающие такие уведомления, будут помещать сигналы о перегрузке в пакеты, имеющие соответствующие флаги, вместо того чтобы удалять пакеты, когда перегрузка действительно возникнет.