No campo da rede, o Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) permanece como uma pedra angular para transmissão de dados confiável. Como fornecedor de TCP, entender como o tamanho da janela TCP é determinado não é apenas uma curiosidade técnica, mas um aspecto fundamental do fornecimento de soluções de rede de alta qualidade. Esta postagem do blog tem como objetivo aprofundar os fatores e mecanismos que governam a determinação do tamanho da janela do TCP.
O básico do tamanho da janela TCP
O tamanho da janela TCP é um parâmetro crucial no protocolo TCP. Representa a quantidade de dados não reconhecidos que um remetente pode transmitir antes de aguardar um reconhecimento do receptor. Esse mecanismo é essencial para o controle de fluxo, o que garante que o remetente não sobrecarregue o receptor com dados.
O tamanho da janela TCP é negociado durante o aperto de mão TCP de três maneiras no início de uma conexão. O remetente e o receptor trocam informações sobre seus tamanhos máximos de buffer, que são usados como base para determinar o tamanho da janela inicial.
Fatores que influenciam a determinação do tamanho da janela TCP
Tamanho do buffer do receptor
O tamanho do buffer do receptor é um dos principais fatores para determinar o tamanho da janela TCP. O receptor anuncia seu espaço de buffer disponível no cabeçalho do TCP de seus pacotes de reconhecimento. Esse tamanho de janela anunciado, também conhecido como janela de recebimento (RWND), informa ao remetente quantos dados ele pode enviar sem transbordar o buffer do receptor.
Por exemplo, se um receptor tiver um tamanho de buffer de 8000 bytes e já recebeu 2000 bytes de dados, ele anunciará uma janela de recebimento de 6000 bytes. O remetente limitará seus dados não reconhecidos a esse valor. À medida que o receptor processa os dados e libera o espaço do buffer, ele atualizará o tamanho da janela anunciado nos reconhecimentos subsequentes.
Controle de congestionamento
O controle de congestionamento é outro aspecto crítico da determinação do tamanho da janela do TCP. O remetente usa algoritmos como início lento, prevenção de congestionamentos, retransmissão rápida e recuperação rápida para ajustar sua taxa de envio com base no nível de congestionamento da rede.
Durante a fase de início lento, o remetente começa com um pequeno tamanho inicial da janela (geralmente 1 ou 2 tamanhos máximos de segmento). Para cada reconhecimento recebido, o remetente aumenta o tamanho da janela em um segmento. Esse crescimento exponencial continua até que ocorra um evento de congestionamento ou o remetente atinge o limite de partida lento.
Uma vez atingido o limite de partida lento, o remetente entra na fase de evitação de congestionamento. Nesta fase, o tamanho da janela é aumentado linearmente, normalmente por um segmento para cada tempo de viagem redonda (RTT) de dados transmitidos com sucesso.
Se um remetente detectar um evento de congestionamento, como uma perda de pacotes indicada por um tempo limite ou três agradecimentos duplicados, ele reduzirá o tamanho da janela. No caso de um tempo limite, o remetente redefinirá o limite de partida lento para metade do tamanho da janela atual e reiniciar a fase de partida lenta. No caso de três agradecimentos duplicados, o remetente executará um retransmissão rápida do pacote ausente e entrará na fase de recuperação rápida, onde o tamanho da janela é reduzido pela metade.
Path MTU e MSS
A unidade de transmissão máxima (MTU) do caminho da rede entre o remetente e o receptor também afeta o tamanho da janela TCP. O MTU é o maior tamanho de um pacote que pode ser transmitido em um segmento de rede específico. O tamanho do segmento máximo do TCP (MSS) é a maior quantidade de dados que podem ser transportados em um segmento TCP, que geralmente é o MTU menos o tamanho dos cabeçalhos IP e TCP.
O tamanho da janela TCP deve ser um múltiplo do MSS. Se o espaço do buffer disponível no receptor não for um múltiplo do MSS, o tamanho da janela anunciado será ajustado ao múltiplo mais próximo do MSS. Por exemplo, se o MSS for 1460 bytes e o receptor tiver 3000 bytes de espaço de buffer disponível, o tamanho da janela anunciado será de 2920 bytes (2 * 1460).
Técnicas avançadas para otimização do tamanho da janela TCP
Escala de janela
A escala de janela é uma opção no protocolo TCP que permite que tamanhos de janela maiores sejam usados. No TCP tradicional, o campo de tamanho da janela no cabeçalho do TCP é de 16 bits, o que limita o tamanho máximo da janela a 65535 bytes. No entanto, com a opção de escala de janela, o tamanho da janela pode ser efetivamente aumentado por um fator de escala.
O fator de escala da janela é negociado durante o aperto de mão TCP de três maneiras. Por exemplo, se um fator de escala de 3 for negociado, o tamanho real da janela será calculado multiplicando o valor no campo do tamanho da janela por 2^3. Isso permite tamanhos de janela muito maiores, o que pode ser benéfico para redes de alta velocidade e longa distância.
Agradecimentos seletivos (saco)
Agradecimentos seletivos (Sack) é outra técnica que pode otimizar o tamanho da janela TCP. No TCP tradicional, quando um pacote é perdido, o remetente precisa retransmitir todos os pacotes a partir do perdido. Com o Sack, o receptor pode informar o remetente sobre os pacotes específicos que recebeu com sucesso. Isso permite que o remetente retransmitam apenas os pacotes perdidos, em vez de uma grande variedade de pacotes, o que pode melhorar a eficiência da transmissão de dados e potencialmente aumentar o tamanho efetivo da janela.
O papel de um fornecedor de TCP
Como fornecedor de TCP, nossa compreensão de como o tamanho da janela TCP é determinado é crucial para fornecer soluções de rede ideais. Precisamos garantir que nossos produtos sejam capazes de negociar e ajustar com precisão o tamanho da janela com base nos vários fatores mencionados acima.
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Além disso, fornecemos serviços de consultoria aos nossos clientes para ajudá -los a configurar suas redes para obter o melhor desempenho. Analisamos a topologia de rede, os padrões de tráfego e os requisitos de aplicação para determinar as configurações de tamanho da janela TCP mais apropriadas. Seja uma rede local de pequena escala ou uma rede corporativa em grande escala, temos a experiência para garantir que o tamanho da janela TCP seja otimizado para uma transmissão de dados confiável e eficiente.
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Referências
- Comer, De (2000). Redes de computadores e internets. Prentice Hall.
- Stevens, RW (1994). TCP/IP Ilustrado, Volume 1: Os protocolos. Addison - Wesley.
- Tanenbaum, AS, & Wetherall, DJ (2011). Redes de computadores. Pearson.