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實(shí)驗(yàn)四-傳輸層參考答案16、自己選擇的路、跪著也要把它走完。17、一般情況下)不想三年以后的事,只想現(xiàn)在的事。現(xiàn)在有成就,以后才能更輝煌。18、敢于向黑暗宣戰(zhàn)的人,心里必須充滿光明。19、學(xué)習(xí)的關(guān)鍵--重復(fù)。20、懦弱的人只會(huì)裹足不前,莽撞的人只能引為燒身,只有真正勇敢的人才能所向披靡。實(shí)驗(yàn)四-傳輸層參考答案實(shí)驗(yàn)四-傳輸層參考答案16、自己選擇的路、跪著也要把它走完。17、一般情況下)不想三年以后的事,只想現(xiàn)在的事。現(xiàn)在有成就,以后才能更輝煌。18、敢于向黑暗宣戰(zhàn)的人,心里必須充滿光明。19、學(xué)習(xí)的關(guān)鍵--重復(fù)。20、懦弱的人只會(huì)裹足不前,莽撞的人只能引為燒身,只有真正勇敢的人才能所向披靡。實(shí)驗(yàn)四-傳輸層參考答案計(jì)算機(jī)學(xué)院教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心2006-6-10總覽:動(dòng)靜結(jié)合TCP協(xié)議的理解靜:TCP報(bào)文格式,首部各字段;動(dòng):協(xié)議運(yùn)行的各種機(jī)制連接建立、釋放傳輸管理:定時(shí)器管理即超時(shí)與重傳機(jī)制流量控制:滑動(dòng)窗口機(jī)制擁塞控制:慢啟動(dòng)、擁塞避免、快重傳、快恢復(fù)糊涂窗口綜合癥避免:發(fā)送端Nagle算法、接收端推遲確認(rèn)技術(shù)TCP的狀
態(tài)變遷圖參考書籍:(美)W.RichardStevens著,范建華等譯《TCP/IP協(xié)議詳解,卷一:協(xié)議》,機(jī)械工業(yè)出版社,計(jì)算機(jī)科學(xué)叢書,2000年4月題2、4要點(diǎn)連接建立三次握手,連接釋放四次握手可以結(jié)合TCP狀態(tài)機(jī)連接建立過程:“Flags字段”的SYN、ACK標(biāo)記位。連接釋放過程:“Flags字段”的FIN、ACK標(biāo)記位。題3要點(diǎn):選項(xiàng)字段--MSS連接建立時(shí)協(xié)商參數(shù)的“選項(xiàng)(Option)字段”
MaximumSegmentSize+--------+--------+---------+--------+ |00000010|00000100|maxsegsize|+--------+--------+---------+--------+Kind=2Length=4MaximumSegmentSizeOptionData:16bits實(shí)驗(yàn)報(bào)文中的十六進(jìn)制數(shù)值:020405b4題3要點(diǎn):以太網(wǎng)幀最大傳輸單元(MTU)限制:1500字節(jié);最小傳輸單元限制:46字節(jié)。為什么有最大?最???參考AST《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第四版題3、5參考答案MSS=最大MTU長(zhǎng)度–IP首部固定(最?。╅L(zhǎng) 度–TCP首部固定(最?。╅L(zhǎng)度
=1500-20-20=1460--題3TCP數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度計(jì)算公式--題5,要區(qū)分題3要點(diǎn):結(jié)合IP首部各字段、TCP首部各字段=(IP總長(zhǎng)度字段(16bits)值-IP首都長(zhǎng)度字段(4bits)值*4-TCP首部長(zhǎng)度字段(4bits)值*4)字節(jié)IP、TCP首都長(zhǎng)度字段值以32bits(4bytes)為單位滑動(dòng)窗口機(jī)制要點(diǎn)窗口左邊沿定義窗口指針定義窗口右邊沿定義注意:查看數(shù)據(jù)文件tcpsndwnddata.txt體會(huì)發(fā)送窗口的變化,同時(shí)推斷接收窗口的變化題6(1)要點(diǎn)要點(diǎn):結(jié)合慢啟動(dòng)題6(3)要點(diǎn)實(shí)際上,6(3)題就是發(fā)送方和接收方窗口同步前、后的問題,分為兩種情況:發(fā)送方發(fā)送DATA報(bào)文,接收方窗口同步前、后問題接收方發(fā)送ACK報(bào)文,發(fā)送方窗口同步前、后問題窗口同步:在網(wǎng)絡(luò)中沒有報(bào)文時(shí),包括接收方收到發(fā)送方發(fā)出的所有報(bào)文,發(fā)送方收到接收方發(fā)出的所有報(bào)文, 發(fā)送方窗口與接收方窗口的左邊沿、指針應(yīng)該是一樣的(同步)。題6(3)發(fā)送方發(fā)送DATA報(bào)文DATA報(bào)文到達(dá)接收方前DATA報(bào)文到達(dá)接收方后,并與發(fā)送方窗口同步題6(3)接收方發(fā)送ACK報(bào)文ACK報(bào)文到達(dá)發(fā)送方前ACK報(bào)文到達(dá)發(fā)送方后,并與接收方窗口同步窗口同步問題小結(jié)窗口的左邊沿是由接收方發(fā)送ACK報(bào)文驅(qū)動(dòng)變化的;接收方發(fā)送ACK報(bào)文后其接收窗口左邊沿向右滑動(dòng);發(fā)送方在收到ACK報(bào)文后其發(fā)送窗口左邊沿也隨之向右滑動(dòng)。窗口的指針是由發(fā)送方發(fā)送DATA報(bào)文驅(qū)動(dòng)變化的;發(fā)送方發(fā)送DATA報(bào)文后其發(fā)送窗口指針向右滑動(dòng);接收方在收到DATA報(bào)文后其接收窗口指針也隨之向右滑動(dòng)。接收窗口的右邊沿與接收緩存、接收方確認(rèn)數(shù)據(jù)都有關(guān)系;在接收緩存足夠的情況下,接收方確認(rèn)數(shù)據(jù),其接收窗口左邊沿向右滑動(dòng),接收窗口右邊沿也向右滑動(dòng),滿足接收窗口的最大值65535;在接收緩存不夠的情況下,無法滿足接收窗口的最大值65535,則接收方確認(rèn)數(shù)據(jù),其接收窗口左邊沿向右滑動(dòng),而接收窗口右邊沿停滯不動(dòng),對(duì)外表現(xiàn)為接收方向發(fā)送方發(fā)送ACK報(bào)文時(shí)其通告的接收窗口越來越小。發(fā)送窗口的右邊沿與發(fā)送方的擁塞窗口cwnd、接收方通告的接收窗口rwnd有關(guān)在任何時(shí)候,其值=發(fā)送窗口左邊沿+min[cwnd,rwnd]。題6(2)要點(diǎn)主要是接收方窗口與緩存的關(guān)系題6(2)圖例演示1/2-接收方
題6(2)圖例演示2/2-接收方題6(2)參考答案如果接收緩存大于65535,在接收窗口值持續(xù)減少前接收端已開始休眠。如果接收緩存小于等于65535,在接收窗口值持續(xù)減少時(shí)接收端開始休眠。能夠明顯看出接收端開始休眠是X1號(hào)報(bào)文因?yàn)槠浜笸ǜ娴慕邮沾翱谠絹碓叫?,(左邊沿在不斷向右移?dòng),而右邊沿不再移動(dòng)),接收方在窗口范圍外的可用緩存已被使用完,表明接收方在窗口范圍外的可用緩存被已確認(rèn)的數(shù)據(jù)占據(jù)著,應(yīng)用程序進(jìn)程沒有再從緩存中讀取這些已確認(rèn)的數(shù)據(jù),即表明其已開始休眠。題6(4)要點(diǎn)窗口收縮定義:右邊沿向左移動(dòng)窗口合攏定義:左邊沿向右邊沿靠近窗口張開定義:右邊沿向右移動(dòng)接6(2)圖例演示,繼續(xù)題6(4)參考答案窗口收縮一般不發(fā)生窗口合攏發(fā)生在接收窗口持續(xù)減小期間窗口張開發(fā)生在休眠結(jié)束后通告大窗口時(shí)題7要點(diǎn)與答案窗口偵查報(bào)文指的是Keep-Alive報(bào)文每相鄰兩條窗口偵查報(bào)文Keep-Alive報(bào)文時(shí)間差組成的數(shù)據(jù)序列的規(guī)律:成倍增加規(guī)律t1t2t3t4t5t6t7……△t1=t2-t1……窗口偵查報(bào)文發(fā)送或接收時(shí)間相鄰兩條窗口偵查報(bào)文的時(shí)間差△t2=t3-t2△t3=t4-t3△t2=2△t1△t3=2△t2….△tn=2△tn-1題8(1)答案慢啟動(dòng)初始值sthread=65535,snd_cwnd=2;RFC2581慢啟動(dòng)初始值的規(guī)定。snd_cwnd*1460<ssthread,慢啟動(dòng)階段。發(fā)送窗口計(jì)算snd_wnd=min[cwnd,rwnd]rcv_wnd=65535,snd_cwnd*1460=2920;所以snd_wnd=min[snd_cwnd,rcv_wnd]=snd_cwnd*1460=2920;snd_wnd_right=snd_wnd_left+snd_wnd。題8(2)答案ssthread不變=65535,每收到一個(gè)ACK報(bào)文,snd_cwnd加1。因?yàn)閟nd_cwnd*1460<ssthread,處于慢啟動(dòng)階段,每收到一個(gè)ACK,snd_cwnd至多增加1個(gè)MSS的數(shù)值(即隨RTT時(shí)間而指數(shù)增加)。題8(2)—驗(yàn)證規(guī)律答案可以?,F(xiàn)象(一般情況下)
:發(fā)送方首次發(fā)送2個(gè)DATA報(bào)文,其后維持在兩個(gè)確認(rèn)報(bào)文之間發(fā)送3個(gè)DATA報(bào)文。原因:在發(fā)送方發(fā)滿當(dāng)前發(fā)送窗口snd_wnd的情況下(慢啟動(dòng)初始發(fā)滿兩個(gè)DATA報(bào)文),收到接收方1個(gè)ACK報(bào)文時(shí),由于接收方每收到2個(gè)DATA報(bào)文,發(fā)送1個(gè)ACK報(bào)文對(duì)其進(jìn)行確認(rèn),那么在維持目前發(fā)送窗口snd_wnd不變的情況下,發(fā)送方可再次發(fā)送2個(gè)DATA報(bào)文,同時(shí)由于慢啟動(dòng)機(jī)制,收到一個(gè)正常ACK報(bào)文擁塞窗口cwnd值加1,在cwnd遠(yuǎn)小于接收窗口rwnd時(shí),snd_wnd就等于cwnd即snd_wnd加1,發(fā)送方還可再發(fā)送1個(gè)DATA報(bào)文,這樣發(fā)送方共可發(fā)送3個(gè)DATA報(bào)文。題8(2)—驗(yàn)證規(guī)律題定量分析歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(一般情況下)發(fā)送方:首次發(fā)送2個(gè)DATA報(bào)文,其后維持在兩個(gè)確認(rèn)報(bào)文之間發(fā)送3個(gè)DATA報(bào)文。接收方:接收方每收到2個(gè)DATA報(bào)文,發(fā)送1個(gè)ACK報(bào)文對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)。規(guī)律分析--初始初始:snd_wnd=min[snd_cwnd,rcv_wnd]=2*MSS;snd&noAck_data=0*MSS;useable_wnd=2*MSS注:假設(shè)每個(gè)發(fā)送報(bào)文大小都是1個(gè)MSS規(guī)律分析--第1步發(fā)送2個(gè)DATA報(bào)文snd_wnd=2*MSS;snd&noAck_data=2*MSS;useable_wnd=0*MSS收到1個(gè)ACK報(bào)文snd_wnd=snd_wnd_old+1*MSS=3*MSS;snd&noAck_data=snd&noAck_data_old–2*MSS=0*MSS;useable_wnd=1*MSS+2*MSS=3*MSS規(guī)律分析--第2步發(fā)送3個(gè)DATA報(bào)文snd_wnd=3*MSS;snd&noAck_data=3*MSS;useable_wnd=0*MSS收到1個(gè)ACK報(bào)文snd_wnd=snd_wnd_old+1*MSS=4*MSS;snd&noAck_data=snd&noAck_data_old–2*MSS=1*MSS;useable_wnd=1*MSS+2*MSS=3*MSS規(guī)律分析--第3步發(fā)送3個(gè)DATA報(bào)文snd_wnd=4*MSS;snd&noAck_data=4*MSS;useable_wnd=0*MSS收到1個(gè)ACK報(bào)文snd_wnd=snd_wnd_old+1*MSS=5*MSS;snd&noAck_data=snd&noAck_data_old–2*MSS=2*MSS;useable_wnd=1*MSS+2*MSS=3*MSS規(guī)律分析--第4步發(fā)送3個(gè)DATA報(bào)文snd_wnd=5*MSS;snd&noAck_data=5*MSS;useable_wnd=0*MSS收到1個(gè)ACK報(bào)文snd_wnd=snd_wnd_old+1*MSS=6*MSS;snd&noAck_data=snd&noAck_data_old–2*MSS=3*MSS;useable_wnd=1*MSS+2*MSS=3*MSS……規(guī)律歸納規(guī)律分析--第n步發(fā)送3個(gè)DATA報(bào)文snd_wnd=(n+1)*MSS;snd&noAck_data=(n+1)*MSS;useable_wnd=0*MSS收到1個(gè)ACK報(bào)文snd_wnd=snd_wnd_old+1*MSS=(n+2)*MSS;snd&noAck_data=snd&noAck_data_old–2*MSS=(n-1)*MSS;useable_wnd=1*MSS+2*MSS=3*MSS……題8(3)要點(diǎn)與答案有超時(shí)報(bào)文,網(wǎng)絡(luò)擁塞,實(shí)施擁塞處理X號(hào)報(bào)文,ssthread=max(cwnd/2,2*MSS)(RFC2001);cwnd=1;超時(shí),表明網(wǎng)絡(luò)有擁塞。在正常傳輸后,將依次處于慢啟動(dòng)、擁塞避免階段其后的第一階段:ssthread不變,cwnd值每收到一個(gè)ACK報(bào)文就加1。因?yàn)閟nd_cwnd*1460<=ssthread,慢啟動(dòng)階段。其后的第二階段:ssthread不變,cwnd值每經(jīng)過一個(gè)RTT增加一個(gè)SMSS*SMSS/cwnd的大小。因?yàn)閟nd_cwnd*1460>ssthread,擁塞避免階段。題9要點(diǎn)正常傳輸期間:RTO計(jì)算算法超時(shí)重傳期間:Karn算法RTO=2*RTO_old題9(1)參考答案兩種速率下重傳時(shí)間有很大差別,因?yàn)镽TO值是根據(jù)RTT(平均往返時(shí)間)值而加權(quán)計(jì)算得出;而RTT值又是根據(jù)ACK報(bào)文到達(dá)而測(cè)量出的往返時(shí)間樣本而加權(quán)計(jì)算得出;由于速率的不同,兩種速率下在DATA報(bào)文發(fā)出到ACK報(bào)文到達(dá)的時(shí)間差會(huì)有很大的差距。三次重傳時(shí)間呈加倍關(guān)系,Karn算法起作用。題9(2)參考答案分別穩(wěn)定在RTO1和RTO2。發(fā)生超時(shí)時(shí),RTT值不變,因?yàn)镽TT的變化主要依據(jù)ACK的報(bào)文到達(dá)才能得到往返時(shí)間樣本進(jìn)而更新RTT值,而RTO在每次重傳發(fā)生時(shí)則加倍。原因是Karn算法起作用。繼續(xù)正常報(bào)文傳輸時(shí),RTT隨著ACK報(bào)文的到來一度變大,因?yàn)槌瑫r(shí)期間沒有收到任何ACK報(bào)文,新到達(dá)的ACK報(bào)文使得往返時(shí)間樣本急劇增大,按平均往返時(shí)間計(jì)算算法更新RTT值;RTO值不再加倍但還是很大,因?yàn)槌瑫r(shí)結(jié)束,Karn算法不再起作用,又開始按照RTT的值進(jìn)行更新計(jì)算(依據(jù)重傳超時(shí)時(shí)間計(jì)算算法計(jì)算),而此時(shí)RTT值很大。題9附注按RFC1122規(guī)定將RTT和RTO的初始值設(shè)置為:RTT=0秒,RTO=3秒。由于Linux這些時(shí)間值以10毫秒為單位,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件中表現(xiàn)為SRTT=0;RTO=300;且RTO的最小值為200毫秒,最大值為120秒。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件中表現(xiàn)為20和12000;Linux中RTT最小80毫秒,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件中表現(xiàn)為8題10要點(diǎn)快重傳算法針對(duì)收到三個(gè)重復(fù)ACK報(bào)文后,即重傳重復(fù)ACK序號(hào)的那條DATA報(bào)文快恢復(fù)算法針對(duì)收到三個(gè)重復(fù)ACK報(bào)文后,對(duì)擁塞窗口的修正題10(1)參考答案X5、X6、X7號(hào)報(bào)文。不等報(bào)文的超時(shí),立即進(jìn)行報(bào)文的重傳,收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn),認(rèn)為報(bào)文丟失,快重傳。題10(2)參考答案在第三個(gè)重復(fù)ACK到達(dá)時(shí),ssthread=max(cwnd/2,2*MSS)(RFC2001);cwnd=min[cwnd,已發(fā)送的報(bào)文數(shù)–已到達(dá)接收方但未正式確認(rèn)的報(bào)文+重傳的報(bào)文數(shù)+3]。收到三個(gè)重復(fù)確認(rèn),快恢復(fù)算法。RTT和RTO無變化,因?yàn)橥禃r(shí)間的測(cè)量是根據(jù)ACK報(bào)文的到達(dá)情況來計(jì)算的,而此時(shí)網(wǎng)絡(luò)并未真正的擁塞,只是偶爾報(bào)文傳輸出錯(cuò),因此RTT的測(cè)量不受影響,從而RTO沒有變化。題10(3)參考答案有。ssthread不變,cwnd=min[cwnd,已發(fā)送的報(bào)文數(shù)–已到達(dá)接收方但未正式確認(rèn)的報(bào)文+重傳的報(bào)文數(shù)+3]。在沒有重復(fù)ACK報(bào)文后即開始接收正常ACK報(bào)文,ssthread不變,cwnd值每經(jīng)過一個(gè)RTT增加一個(gè)SMSS*SMSS/cwnd的大小。因?yàn)閟nd_cwnd*1460>ssthread,擁塞避免階段。題11(1)參考答案啟用Nagle算法的傳輸過程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度一般都以MSS長(zhǎng)度發(fā)送;而禁用Nagle算法的傳輸過程數(shù)據(jù)長(zhǎng)度一般都以“每次寫入套接字的字節(jié)數(shù)”長(zhǎng)度發(fā)送;Nagle算法的原理和作用:發(fā)送方在連接建立開始發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),立即按序發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)(必須<=1*MSS),后續(xù)數(shù)據(jù)的發(fā)送由數(shù)據(jù)是否足以填滿發(fā)送緩存的一半或一個(gè)MSS長(zhǎng)度決定。而不啟用Nagle算法時(shí)發(fā)送方則是有數(shù)據(jù)就發(fā)。題11(2)參考答案通告的第一個(gè)窗口大小是X(>=1*MSS);接收端的推遲確認(rèn)技術(shù):
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