congestion-control.md

description
l’émetteur adapte le débit en fonction du réseau

Contrôle de congestion

Le contrôle de congestion:

• Adaptation à la vitesse du réseau
• Évitement des pertes excessives de paquets à cause d'une surcharge du réseau

État de congestion

• Le réseau n’est plus en mesure de transporter tout le trafic injecté et perd des paquets

{% hint style="warning" %} Danger de l’amplification d’une congestion par TCP par une retransmission excessive de la perte de paquets {% endhint %}

{% hint style="success" %} Le contrôle de congestion de TCP doit optimiser le débit de transmission sans mettre en danger la stabilité du réseau {% endhint %}

Bases du contrôle de congestion de TCP

Nom	Acronyme	Définition
Maximum Segment Size	mss	Taille maximum d’un paquet Cwnd double chaque RTT (délai aller-retour)
Slow Start Threshold	ssthresh	taille maximum d'une fenêtre d'émission en slow start
advertised Window	awnd	fenêtre de réception
Congestion Window	cwnd	Gérée par l'émetteur pour limiter le débit d'émission TCP adapte sa taille au niveau de congestion détecté
Sending Window	swnd	fenêtre d'émission (= min (cwnd, awnd))
retransmit timeout	rto	temps de transmission maximal (souvent 2 fois le RTT)
Roundtrip time	rtt	Durée d'envoi puis de réception d'acquittement d'un paquet

Combinaison du contrôle de flux et de congestion

La taille de la fenêtre est proportionnelle au débit, donc la fenêtre régule le débit

Principe

L’émetteur adapte valeur cwnd en fonction des acquittements reçus ou des pertes détectées

Il y a trois phases, avec des règles différentes pour adapter cwnd:

• Démarrage lent: Pour détecter le débit optimal, TCP commence avec une petite fenêtre de congestion et augmente rapidement le débit
• Évitement de congestion: Dès que TCP s’approche de la zone de congestion, TCP augment le débit plus lentement
• Accroissement additif - décroissance multiplicative: Dès qu’une perte est détectée TCP ralentit rapidement puis augmente à nouveau lentement

Slow Start

• TCP doit fonctionner correctement pour n’importe quelle capacité du réseau (entre bits/s et Gb/s)
• Il faut éviter de surcharger un lien lent au départ➢Petite fenêtre cwnd au début
• Il faut rapidement arriver à exploiter la capacité de liens importants➢Augmentation rapide de cwnd

Algorithme Slow Start

• initialement cwnd = 1MSS
• Ensuite cwnd est incrémenté de 1MSS par acquittement reçu

{% hint style="info" %} La fenêtre de congestion cwnd double à chaque RTT (délai aller-retour) {% endhint %}

Congestion avoidance

• Dans Slow Start, la taille de cwnd augmente exponentiellement
• Augmentation doit ralentir quand TCP s’approche du ‘débit optimal’
• Un seuil d’évitement de congestion indique quand on s’approche d’une congestion (ssthresh)

Algorithme Slow Start

• Dès que $$cwnd > ssthresh$$ , cwnd est agrandi linéairement
• Pour chaque acquittement reçu $$cwnd \mathrel{{+}{=}} \dfrac{MSS \times MSS}{cwnd}$$

{% hint style="info" %} Au-dessus du seuil la fenêtre de congestion croît d'un MSS chaque RTT {% endhint %}

Exemple

Variation du seuil d’évitement de congestion

Comment déterminer la valeur du seuil de congestion ssthresh?

1. Lorsqu’il n’y a pas de congestion, ssthresh croît linéairement avec cwnd → accroissement additif
2. Lorsqu’une perte a été détectée, ssthresh est diminué à la moitié → décroissance multiplicative

Théorie des files d’attente : Pour garantir la stabilité du réseau, le débit doit diminuer de manière exponentielle

TCP (reno) recommence avec Slow Start pour éviter des rafales de retransmissions

Comportement de cwnd et sstresh

Trois phases

• Slow Start avec une croissance exponentielle de cwnd
• Congestion avoidance (accroissement additif de sstresh)
• Diminution de sstresh lors d'une perte (décroissance multiplicative de sstresh)

Fast Recovery

L’utilisation de Slow Start après des pertes isolées n’est pas optimale

• Si des segments intermédiaires ont été perdus mais les segments suivants sont arrivés, cela indique une congestion légère et ne justifie pas Slow Start

Recouvrement rapide pour résoudre rapidement la perte de segments isolés ( en combinaison avec retransmission rapide)

Algorithme de recouvrement rapide

• Retransmettre rapidement le segment manquant
• Diminuer la fenêtre à la moitié
• Continuer avec Congestion Avoidance

Résumé du contrôle de congestion

La taille de la fenêtre de congestion est variée en fonction de la congestion du réseau. Une congestion est détectée à cause de pertes de paquets

Slow Start

• Au début de la connexion et après un timeout de retransmission (→congestion sévère)
• Permet d’augmenter rapidement le débit

Congestion avoidance

• Dès que le débit s’approche à la capacité disponible

Seuil d'évitement de congestion ssthresh

• Indique la zone critique où une congestion est possible
• Accroissement additif et décroissance multiplicative de ssthresh
• Ssthresh oscille entre le débit maximum et la moitié de ce débit