Узкие места в сети

Управление потоком с использованием плавающего окна дает возможность получателю задавать скорость работы отправителя. Получатель в этом случае только подтверждает полученные сегменты и расширяет свое окно приема в соответствии с наличием свободного буферного пространства. А если учесть, что данные (в конечном счете) не могут быть отосланы без подтверждения, то можно говорить, что скорость передачи данных определяется скоростью поступ­ления подтверждений на прием предыдущих посланных сегментов.

Однако при использовании протокола TCP скорость поступления подтверж­дений определяется так называемыми узкими местами между отправителем и получателем. Под термином «узкое место» понимается либо какое-то устройст­во, либо часть канала, имеющие значительно меньшие скоростные параметры, чем весь канал в целом. Этим узким местом может быть либо получатель, либо сама сеть.

Узкое место между отправителем и получателем может располагаться где угодно в сети. Узкие места могут быть логическими и физическими. На рис. 7.11 показан пример образования логических и физических узких мест. В этом при­мере отправитель имеет пропускную способность 10 Мбит/с. Поэтому для рабо­ты протокола TCP канал со скоростью 1.5 Мбит/с между маршрутизаторами становится узким местом. Это физическое узкое место. Так как скорость пере­дачи невелика, то после достижения устойчивого состояния протокол TCP будет эффективно использовать доступную скорость. Однако наиболее часто узкие места являются логическими и образуются из-за очередей на маршрутизаторах, коммутаторах или получателе. Задержки в очередях, как правило, подвержены флуктуациям (см. приложение 4) и усложняют процесс формирования устойчи­вого потока.

Флуктуация задержек, которая имеет место в распределенных IP-сетях, за­трудняет выбор политики отправки данных протоколом TCP на стороне отправителя. Если поток имеет слишком маленькую скорость, то распределенная сеть будет использоваться неэффективно. Если один или несколько отправителей использует повышенную скорость, то другие потоки TCP будут «зажаты» по­токами этих отправителей. Если же множество отправителей TCP используют чрезмерно высокую скорость, то сегменты будут теряться при передачах, приво­дя к повторным передачам; или подтверждения будут сильно задерживаться, что также приводит к ненужным повторным передачам. Более того, подобные по­вторные передачи могут иметь эффект положительный обратной связи: чем больше сегментов посылается повторно, тем больше растет перегрузка, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему повышению задержек и к увеличению числа отброшенных сегментов. Все это вместе приводит к увеличению числа повторных передач, что в еще большей степени усугубляет перегрузку.

Рассмотрим случай, когда узкое место находится где-то в сети. На рис. 7.12 показан низкоскоростной канал между отправителем и получателем. Ширина этого канала пропорциональна скорости передачи данных. Отправитель и полу­чатель подключены к высокоскоростным сетям и поэтому каждый из них может работать с высокой скоростью. Канал из-за своей низкой скорости изображен на рис. 7.12 тонким. Он как раз и создает узкое место. На рис. 7.12 каждый послан­ный сегмент с данными изображается прямоугольником, чья площадь про­порциональна количеству байт информации в этом сегменте. Поэтому, когда сегмент проходит по узкому каналу, он как бы вытягивается в длину и, соответ­ственно, увеличивается время его прохождения по каналу. Время прохождения сегмента через определенную точку медленного канала обозначим Р_b: это разни­ца между временами пересечения этой точки передней и задней границами сег­мента. Предположим, что на медленном канале сегменты идут вплотную друг к другу, то есть задняя граница первого сегмента примыкает к передней границе второго сегмента. Поэтому P_b определяет и время прохождения через точку в канале передних границ обоих сегментов. При поступлении сегментов в высо­коскоростной канал это время (между передними границами) сохраняется даже с учетом повышения скорости передачи данных, так как время между поступлениями не меняется. А так как сегмент на высокоскоростном канале как бы сжи­мается по длине и увеличивается в ширину, то теперь это время состоит из времени прохождения самого сегмента и времени на паузу до передней границы следующего сегмента, то есть Р_r=Р_b. Если получатель подтверждает сегменты в момент поступления, то время между отсылками подтверждающих сегментов (АСК-сегментов) А_r на выходе от получателя равно Р_r. И, наконец, мы получа­ем, что A_b, будет равно A_r, а Аs равно A_b,.

При переходе системы в устойчивое состояние после начальной попытки работать с большой скоростью скорость передачи сегментов сравняется со ско­ростью поступления подтверждений. Очевидно, что скорость отправки сег­ментов будет равна скорости самого медленного канала. Можно сказать, что протокол TCP автоматически определяет узкое место в сети и регулирует свой поток. Этот процесс называется самосинхронизацией (self-clocking). Самосинхро­низация работает хорошо, если узким местом является получатель.

Дата добавления: 2015-07-13