네트워크 - Congestion Control(2)
컴퓨터 네트워크를 공부하면서 정리를 한 내용들 입니다.
-참고 K-mooc 부산 대학교 유영환 교수님 : 컴퓨터 네트워크 강의
TCP Congestion Control Overview
TCP congestion control는 방식이 다양합니다.
그중에서도 공통적으로 들어가는 컨셉이 있습니다.
가장 대표적인 것이 AIMD approach 라는 것입니다.
AIMD approach
AIMD(Additive Increase Multiplicative Decrease)에서
Additive Increase는 차근차근히 증가 시킨다는 것,
Multiplicative Decrease는 절반으로 확 줄인다는 것 입니다.
문제가 없을 때는 window size의 크기를,
Maximum Segment Size를 천천히 1씩 증가 시키다가
혼잡을 감지 했다면 확 줄여버리는 것입니다.
MSS(maximum segment size) : 하나의 segment 크기가 가질 수 있는 최대 크기
갑자기 줄여서 일단 congestion을 해결 한 후에
다시 천천히 조금씩 증가시키는 방향으로 하는 것입니다.
이런 식의 동작을 계속 취하면서
전체 네트워크에 너무 많은 트래픽을 흘려 보내지 않도록
스스로 조절을 해 가는 것입니다.
Congestion Window(cwnd)
congestion window라는 것은
네트워크가 congestion을 일으키지 않는 한도 내에서
ACK를 받지 않은 상태로 한꺼번에 전송 할 수 있는 데이터의 양 입니다.
그림에서는 노란색을 뜻하는 것입니다.
이것이 항상 congestion window와 receive window(receive buffer)보다는 작아야 됩니다.
그래서 CWND, congestion window는 다이나믹하게 변화 합니다.
Network congestion의 상황에 따라서 다양하게 변화 하는 것을 볼 수 있습니다.
Changes of cwnd : Slow Start
처음에 연결을 수립하고 나면 congestion window size를 어떤 값으로 보내야 될지 모릅니다.
그래서 초기 congestion size 는 1 MSS. 이 말은 한 개의 segment를 보낼 수 있다는 것입니다.
그래서 호스트 A가 처음에 연결이 수립 되고 나면 한 개의 segment를 보내고,
호스트 B는 잘 받으면 거기에 대한 ACK를 보내게 됩니다.
이 ACK를 받고 나면 호스트 A는 아까 보낸 데이터가 잘 도달 했으니까
이번에는 이것의 두 배를 보내 볼까 하고 생각을 합니다.
그래서 거기에 두 개의 segment를 보내게 되고, 호스트 B는 거기에 대해서 ACK를 보내게 됩니다.
이런 식으로 Congestion window size가 여덟 개의 maximum segment size로 증가합니다.
그렇게 해서 전체 Congestion window size가 exponential하게
하나에서 두 개, 두 개에서 네 개, 여덟 개 이런 식으로 증가 하게 됩니다.
그래서 이 메커니즘의 이름이 slow start인데 이 이름을 보아서는 좀 천천히 보낼 것 같지만,
Initial rate는 굉장히 낮지만 이것은 굉장히 빠르게 증가하는 메커니즘 입니다.
Changes of cwnd : Congestion Avoidance
모든 node들이 exponential하게 window size를 늘리게 되면,
결국은 congestion이 금방 발생 할 것이고, 이것을 해결하기 위한 메커니즘을 수행해야 하는 것이 번거로웠습니다.
그래서 congestion avoidance라는 congestion을 회피하는 방식을 도입 했습니다.
이것은 slow-start의 지수적인 증가가 언제까지 이루어질 것이냐,
congestion이 금방 또 발생 할 것이니까, 이전에 congestion window size를 이용합니다.
loss가 일어나기 이전 congestion window size값의 절반을
slow-start threshold 라는 값으로 설정을 합니다.
그러면 congestion window size가 1에서 2로, 4로, 8로 증가 하다가
slow-start threshold 값(congestion이 발생하기 이전의 절반 값)에 도달 하면
그 때부터는 Additive Increase 방식으로 1씩 증가 합니다.
그래서 ssthresh(slow-start threshold)를 넘어가게 되면 congestion window size 값을
매 RTT마다 1 MSS씩 증가 시키는 이런 방식으로 동작을 하는 것이 congestion avoidance 입니다.