TCP Congestion Control - AIMD

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    • 第 8H 講 TCP 與網路阻塞偵測與控制技術 L08 8
    • 第 8I 講 TCP 與網路阻塞偵測與控制技術 L08 9
  • AIMD
    • 3 次相同的 ACK = 封包遺失 = 壅塞 = 窗口減半
    • ACK 通通準時到 = 順暢 = 按比例增加

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第 8H 講 TCP 與網路阻塞偵測與控制技術 L08 8

第 8I 講 TCP 與網路阻塞偵測與控制技術 L08 9

AIMD

這是 additive increase, multiplicative decrease 的縮寫。顧名思義，就是如果發現網路上可以傳輸更多流量而要增加流量時，就線性地增加流量，每次增加常數值; 但如果發現網路過度壅塞而需要減少流量時，則是直接減半。

3 次相同的 ACK = 封包遺失 = 壅塞 = 窗口減半

前面介紹 fast retransmission 時有介紹到：三次收到相同的 ACK，就視為那個流水號的封包遺失，不用等逾時就會直接重送。所以這裡就把「三次相同的 ACK」視為是「封包已經遺失」。而如果封包發生遺失，就表示網路可能很壅塞。所以每次發生這件事情時，AIMD 就把估計的 congestion window 減半。

ACK 通通準時到 = 順暢 = 按比例增加

如果在一個 RTT 內，這個 congestion window 的位元組都有順利收到 ACK，那就表示有可能可以把傳輸量調高一點。AIMD 的策略是「依照一個 RTT 中收到多少封包的 ACK 來決定」。為了方便，以下一個 RTT 中傳輸的資料量，都用「MSS」作為計量單位。比如說：若 congestion window 為

$n$，表示現在的順暢程度，允許發送方在一個 RTT 中，「用單一一次傳輸可傳輸的最大資料量傳輸

$n$ 次」。

假定現在的 congestion window 大小為

$n$ 個 MSS 的資料量：

$$\text{CongestionWindow}=n$$

那麼，在這個 RTT 當中，這個 congestion window 的增長量，就依照「這個 RTT 內傳輸的資料中，有多少比例的資料被 ACK」來增加。也就是：

$$\text{CongestionWindow}+=\left(\frac{n_{\text{ack}}}{n}\right)$$

其中，

$n_{\text{ack}}$ 指得是這個 RTT 中，有多少資料（單位為 MSS）被回傳。所以，當「送出的資料通通都得到 ACK 時」：

$$n_{\text{ack}}=n$$

整個 congestion window 恰好就會增加一個 MSS 的量。也就是：

$$\text{CongestionWindow}+=\underset{1}{\underbrace{\left(\frac{n_{\text{ack}}}{n}\right)}}$$

所以，如果一直順暢地傳遞，每經過一個 RTT，congestion window 就會增加一個 MSS 常數。這也是叫做 additive increase 的理由。