Bài giảng Mạng máy tính - Nguyễn Cao Đạt - Chương 3: Tầng truyền tải (Bài giảng 2)

từ 
mạng 
 tắc nghẽn được cho là xảy ra 
nếu máy đầu cuối phát hiện có 
mất gói, trễ 
 pp tiếp cận này được sử dụng 
bởi TCP 
kiểm soát tắc nghẽn được hỗ 
trợ từ mạng: 
 các BĐT cung cấp phản hồi cho 
máy đầu cuối 
 một bit báo hiệu tắc nghẽn 
(SNA, DECbit, TCP/IP ECN, 
ATM) 
 tốc độ cụ thể mà người gửi 
nên dùng 
Hai phương án tiếp cận rộng: 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
29 
Ví dụ nghiên cứu: kiểm soát tắc nghẽn ATM ABR 
ABR: tốc độ bit cho phép: 
 “dịch vụ mềm dẻo” 
 nếu đường truyền của ng/gửi 
“chưa hết tải”: 
 người gửi nên sử dụng băng 
thông còn dư 
 nếu đường truyền của ng/gửi bị 
tắc nghẽn: 
 ng/gửi giảm xuống tốc độ 
đảm bảo tối thiểu 
ô RM (quản lý tài nguyên) : 
 gửi bởi ng/gửi, chen lẫn với các 
ô dữ liệu 
 bits trong ô RM được thiết lập 
bởi các bộ chuyển mạch (“được 
hỗ trợ từ mạng”) 
 NI bit: ko tăng tốc (tắc 
nghẽn nhẹ) 
 CI bit: biểu hiện tắc nghẽn 
(nặng) 
 các ô RM được gửi lại cho 
ng/gửi bởi ng/nhận mà ko có 
thay đổi gì 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
30 
Ví dụ nghiên cứu: kiểm soát tắc nghẽn ATM 
ABR 
 trường ER 2-byte (tốc độ cụ thể) trong ô RM 
 BCM tắc nghẽn có thể giảm giá trị ER trong ô RM 
 ER sẽ được thiết lập bằng với tốc độ hỗ trợ tối thiểu của tất cả BCM 
trên đường đi từ nguồn-tới-đích 
 bit EFCI trong ô dữ liệu: được đặt là 1 trong BCM tắc nghẽn 
 nếu ô dữ liệu tới trước ô RM chứa bit EFCI bật, người gửi bật bit CI 
trong ô RM rồi gửi lại 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
31 
Chương 3: Mục lục 
 3.1 Các dịch vụ tầng-truyền 
tải 
 3.2 Sự dồn và tách 
 3.3 Sự truyền tải không kết 
nối: UDP 
 3.4 Sự truyền tải hướng 
kết nối : TCP 
 cấu trúc đoạn tin 
 truyền tải dự liệu tin cậy 
 kiểm soát lưu lượng 
 quản lý kết nối 
 3.5 Các nguyên lý của 
kiểm soát tắc nghẽn 
 3.6 Kiểm soát tắc nghẽn 
trong TCP 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
32 
KSTN TCP: tăng hệ số cộng, giảm hệ số nhân 
8 Kbytes
16 Kbytes
24 Kbytes
time
congestion
window
 P/pháp: tăng tốc độ truyền tải (kích thước cửa sổ), thử băng 
thông khả dụng, tới khi xuất hiện mất gói 
 tăng hs cộng: tăng CongWin lên 1 MSS mỗi RTT đến khi 
phát hiện mất gói 
 giảm hs nhân: giảm CongWin xuống ½ sau khi mất gói 
ti e 
k
íc
h
 t
h
ư
ớ
c
 c
ử
a
 s
ổ
 t
ắ
c
 n
g
h
ẽ
n
Hình răng 
cưa: thăm dò 
băng thông 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
33 
KSTN TCP: chi tiết 
 ng/gửi hạn chế truyền tải: 
 LastByteSent-LastByteAcked 
 CongWin 
 hay, 
 CongWin là một hàm phụ 
thuộc vào sự tắc nghẽn của 
mạng 
Làm sao ng/gửi nhận ra sự 
tắc nghẽn?
 mất gói = hết t/g chờ 
hoặc 3 ack trùng 
 ng/gửi TCP giảm vận tốc 
(CongWin) sau khi có 
mất gói 
ba cơ chế: 
 AIMD 
 bắt đầu chậm 
 giữ nhịp độ tăng tốc độ sau 
khi mất gói 
vận tốc = 
CongWin 
RTT 
Bytes/sec 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
34 
TCP Bắt đầu chậm 
 Khi kết nối bắt đầu, 
CongWin = 1 MSS 
 Vd: MSS = 500 bytes & RTT 
= 200 msec 
 vận tốc ban đầu = 20 kbps 
 băng thông cho phép có 
thể >> MSS/RTT 
 mong muốn tăng nhanh lên 
đến vận tốc cao nhất cho 
phép 
 Khi kết nối bắt đầu, tăng 
vận tốc theo hệ số mũ 
đến khi xuất hiện mất gói 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
35 
TCP Bắt đầu chậm (tt) 
 Khi kết nối bắt đầu, tăng 
vận tốc theo hệ số mũ đến 
khi xuất hiện mất gói : 
 nhân đôi CongWin mỗi RTT 
 thực hiện bởi tăng lên 1 
CongWin cho mỗi ACK nhận 
được 
 Tóm lại: bận tốc ban đầu 
chậm nhưng tăng lên 
nhanh theo hàm mũ 
Máy A 
R
T
T
Máy B 
t/g 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
36 
Cải thiện: phỏng đoán mất gói 
 Nếu nhận được 3 ACK 
trùng: 
 CongWin giảm ½ 
 sau đó tăng tuyến tính 
 Nhưng nếu xảy ra “hết t/g 
chờ”: 
 CongWin = 1 MSS; 
 tăng theo hàm mũ 
 tăng tới ngưỡng cuối cùng 
trước khi mất gói, sau đó tăng 
tuyến tính 
 3 ACK lặp nghĩa là 
mạng có khả năng phân 
phối vài khúc dữ liệu 
 “hết t/g chờ” cho biết 
tình hình tắc nghẽn đáng 
báo động hơn 
Triết lí: 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
37 
Cải tiến 
Hỏi: Khi nào thì nên 
chuyển từ tăng hàm 
mũ sang tăng tuyến 
tính? 
A: Khi CongWin đạt 
được ½ giá trị của 
nó trước khi xảy ra 
“hết t/g chờ” 
Hiện thực: 
 Giá trị ngưỡng biến thiên 
 Khi mất gói, g/t ngưỡng được gán 
bằng ½ của CongWin ngay trước khi 
xảy ra mất gói 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
38 
Tóm tắt: KSTN TCP 
 Khi CongWin nhỏ hơn Threshold, ng/gửi ở pha bắt-đầu-
chậm, cửa sổ tăng theo số mũ. 
 Khi CongWin lớn hơn Threshold, ng/gửi trong pha tránh-
tắc-nghẽ, cửa sổ tăng tuyến tính. 
 Khi xảy ra lặp 3 ACK, Threshold gán bằng CongWin/2 và 
CongWin gán bằng Threshold. 
 Khi hết-t/g-chờ, Threshold gán bằng CongWin/2 và 
CongWin gán bằng 1 MSS. 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
39 
KSTN ng/gửi TCP 
Trạng thái Sự kiện Hành vi ng/gửi TCP Bình luận 
Bắt đầu chậm 
(SS) 
nhận được 
ACK cho 
những dữ 
liệu chưa ack 
CongWin = CongWin + MSS, 
If (CongWin > Threshold) 
chuyển trạng thái sang “CA” 
Nhân đôi CongWin mỗi 
RTT 
Tránh tắc 
nghẽn (CA) 
nhận được 
ACK cho 
những dữ 
liệu chưa ack 
CongWin = CongWin+MSS * 
(MSS/CongWin) 
Tăng theo cấp số cộng, dẫn 
đến tăng CongWin lên 1 
MSS mỗi RTT 
SS hoặc CA Phát hiện 
mất gói do 
có “trùng 3 
ACK” 
Threshold = CongWin/2, 
CongWin = Threshold, 
chuyển trạng thái sang “CA” 
Hồi phục nhanh, sử dụng 
giảm theo hệ số nhân. 
CongWin không giảm nhỏ 
hơn 1 MSS. 
SS hoặc CA Hết t/g chờ Threshold = CongWin/2, 
CongWin = 1 MSS, 
chuyển trạng thái “SS” 
Chuyển sang SS 
SS hoặc CA Lặp ACK Tăng biến đếm số ACK lặp cho 
khúc được ACK 
CongWin và Threshold 
không thay đổi 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
40 
Thông lượng TCP 
 Thông lượng trung bình của TCP như là hàm số của k/t cửa 
sổ và RTT là bao nhiêu? 
 bỏ qua bắt-đầu-chậm 
 Xem W là k/t cửa sổ khi xuất hiện mất gói. 
 Khi cửa sổ là W, thông lượng là W/RTT 
 Sau khi mất gói, cửa sổ giảm xuống còn W/2, thông lượng 
xuống W/2RTT. 
 Thông lượng trung bình: .75 W/RTT 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
41 
Tương lai TCP: TCP qua các “đường ống dài, rộng” 
 Ví dụ: khúc 1500 byte, RTT 100ms, thông lượng cần có 10 
Gbps 
 Yêu cầu kích thước cửa sổ W = 83,333 
 Thông lượng trong giới hạn của tần số mất gói: 
 ➜ L = 2·10-10 Vô cùng nhỏ 
 Các phiên bản TCP mới cho đường truyền tốc độ cao 
LRTT
MSS22.1
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
42 
Sự công bằng trong TCP 
Mục đích của sự công bằng: nếu K phiên TCP chia sẽ một 
đường kết nối cổ chai với băng thông R, mỗi phiên phải có 
được vận tốc trung bình là R/K 
kết nối TCP 1 
bộ định tuyến 
cổ chai 
tải trọng R 
k/n 
TCP 2 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
43 
Tại sao TCP lại công bằng? 
Hai kịch bản cạnh tranh: 
 Tăng cấp số cộng tạo độ dốc 1, as throughout increases 
 Giảm theo cấp số nhân giảm thông lượng một cách cân xứng 
R 
R 
chia sẻ băng thông bằng nhau 
Thông lượng của kết nối 1 
tránh tắc nghẽn: tăng cấp số cộng 
mất gói: giảm cửa sổ xuống 1/2 
tránh tắc nghẽn: tăng cấp số cộng 
mất gói: giảm cửa sổ xuống 1/2 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
44 
Tính công bằng (tt) 
Tính công bằng và UDP 
 Các ứ/d đa phương tiện 
thường không dùng TCP 
 không muốn tốc độ bị giới 
hạn bởi quá trình KSTN 
 Thay vào đó dùng UDP: 
 gửi âm thanh/phim ảnh ở 
một vận tốc cố định, chấp 
nhận mất gói 
 Lĩnh vực nghiên cứu: UDP 
tương tự như TCP 
Sự công bằng và các kết nối 
TCP song song 
 ko thể cấm ứ/d mở những 
kết nối song song giữa 2 
máy. 
 Trình duyệt Web là một ví 
dụ 
 VD: liên kết với vận tốc R 
hỗ trợ 9 kết nối; 
 ứ/d mới yêu cầu 1 TCP, có 
tốc độ R/10 
 ứ/d khác yêu cầu11 TCPs, 
có tốc độ R/2 ! 
Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 
Khoa Khoa Học và Kỹ Thuật Máy Tính 
© 2011 
MẠNG MÁY TÍNH CĂN BẢN 
Bài giảng 2 - Chương 3: Tầng Truyền Tải 
45 
Chương 3: Tổng kết 
 Các nguyên lý đằng sau các 
dịch vụ tầng truyền tải: 
 dồn, tách 
 truyền tải dữ liệu tin cậy 
 kiểm soát lưu lượng 
 kiểm soát tắc nghẽn 
 Thuyết minh và hiện thực 
trong Internet 
 UDP 
 TCP 
Tiếp theo: 
 chúng ta rời “ngoại 
vi mạng” (ứ/dụng, 
tầng truyền tải) 
 đi vào “hạt nhân” 
mạng