TCP-யின் ரகசிய ஆயுதம்: நெட்வொர்க் ஃப்ளோ கண்ட்ரோல் மற்றும் நெட்வொர்க் கன்ஜெஷன் கண்ட்ரோல்

நெட்வொர்க் நெரிசல் கட்டுப்பாடு
நெரிசல் கட்டுப்பாட்டை அறிமுகப்படுத்துவதற்கு முன், பெறுதல் சாளரம் மற்றும் அனுப்புதல் சாளரம் ஆகியவற்றுடன், நெரிசல் சாளரம் என்ற ஒன்றும் உள்ளது என்பதை நாம் புரிந்து கொள்ள வேண்டும். அனுப்புநர் எந்த விகிதத்தில் பெறுதல் சாளரத்திற்குத் தரவை அனுப்பத் தொடங்குகிறார் என்ற சிக்கலைத் தீர்க்கவே இந்த நெரிசல் சாளரம் முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எனவே, நெரிசல் சாளரமும் TCP அனுப்புநரால் பராமரிக்கப்படுகிறது. எவ்வளவு தரவை அனுப்புவது பொருத்தமானது என்பதைத் தீர்மானிக்க நமக்கு ஒரு வழிமுறை தேவைப்படுகிறது, ஏனெனில் மிகக் குறைவாகவோ அல்லது மிக அதிகமாகவோ தரவை அனுப்புவது உகந்ததல்ல; இதனாலேயே நெரிசல் சாளரம் என்ற கருத்து உருவானது.

முந்தைய நெட்வொர்க் ஃப்ளோ கண்ட்ரோலில், அனுப்புநர் பெறுநரின் கேச்-ஐ தரவுகளால் நிரப்புவதை நாம் தவிர்த்தோம், ஆனால் நெட்வொர்க்கில் என்ன நடக்கிறது என்பது நமக்குத் தெரியவில்லை. பொதுவாக, கணினி நெட்வொர்க்குகள் ஒரு பகிரப்பட்ட சூழலில் உள்ளன. இதன் விளைவாக, மற்ற ஹோஸ்ட்களுக்கு இடையேயான தகவல்தொடர்பு காரணமாக நெட்வொர்க் நெரிசல் ஏற்படலாம்.

நெட்வொர்க்கில் நெரிசல் ஏற்படும்போது, ​​அதிக எண்ணிக்கையிலான பாக்கெட்டுகள் தொடர்ந்து அனுப்பப்பட்டால், அது தாமதம் மற்றும் பாக்கெட் இழப்பு போன்ற சிக்கல்களை ஏற்படுத்தக்கூடும். இந்த நிலையில், TCP தரவை மீண்டும் அனுப்பும், ஆனால் இந்த மறுஅனுப்புதல் நெட்வொர்க்கின் சுமையை அதிகரித்து, பெரிய தாமதங்களுக்கும் அதிக பாக்கெட் இழப்புகளுக்கும் வழிவகுக்கும். இது ஒரு தீய சுழற்சியாக மாறி, பெரிதாகிக்கொண்டே போகலாம்.

எனவே, வலையமைப்பில் என்ன நடக்கிறது என்பதை TCP-ஆல் புறக்கணிக்க முடியாது. வலையமைப்பில் நெரிசல் ஏற்படும்போது, ​​TCP அது அனுப்பும் தரவின் அளவைக் குறைப்பதன் மூலம் தன்னைத் தியாகம் செய்கிறது.

எனவே, அனுப்புநரிடமிருந்து வரும் தரவுகளால் முழு வலையமைப்பும் நிரம்புவதைத் தவிர்ப்பதை நோக்கமாகக் கொண்ட நெரிசல் கட்டுப்பாடு முன்மொழியப்படுகிறது. அனுப்புநர் அனுப்ப வேண்டிய தரவின் அளவை ஒழுங்குபடுத்துவதற்காக, TCP நெரிசல் சாளரம் எனப்படும் ஒரு கருத்தை வரையறுக்கிறது. நெரிசல் கட்டுப்பாட்டு நெறிமுறையானது, அனுப்புநரால் அனுப்பப்படும் தரவின் அளவைக் கட்டுப்படுத்தும் வகையில், வலையமைப்பின் நெரிசல் அளவிற்கு ஏற்ப நெரிசல் சாளரத்தின் அளவைச் சரிசெய்யும்.

நெரிசல் சாளரம் என்றால் என்ன? இதற்கும் அனுப்பும் சாளரத்திற்கும் என்ன சம்பந்தம்?

நெரிசல் சாளரம் என்பது அனுப்புநரால் பராமரிக்கப்படும் ஒரு நிலை மாறி ஆகும், இது அனுப்புநர் அனுப்பக்கூடிய தரவின் அளவைத் தீர்மானிக்கிறது. வலையமைப்பின் நெரிசல் நிலைக்கு ஏற்ப நெரிசல் சாளரம் மாறும் தன்மையுடன் மாறுகிறது.

அனுப்பும் சாளரம் என்பது அனுப்புநருக்கும் பெறுநருக்கும் இடையில் ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஒரு சாளர அளவாகும், இது பெறுநர் பெறக்கூடிய தரவின் அளவைக் குறிக்கிறது. நெரிசல் சாளரமும் அனுப்பும் சாளரமும் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடையவை; அனுப்பும் சாளரம் பொதுவாக நெரிசல் மற்றும் பெறும் சாளரங்களின் குறைந்தபட்ச மதிப்பிற்குச் சமமாக இருக்கும், அதாவது, swnd = min(cwnd, rwnd).

நெரிசல் சாளரத்தின் cwnd பின்வருமாறு மாறுகிறது:

வலையமைப்பில் நெரிசல் இல்லை என்றால், அதாவது, மறுபரிமாற்றக் காலாவதி ஏற்படவில்லை என்றால், நெரிசல் சாளரம் அதிகரிக்கிறது.

வலையமைப்பில் நெரிசல் ஏற்பட்டால், நெரிசல் கால அளவு குறைகிறது.

குறிப்பிட்ட நேரத்திற்குள் ACK ஒப்புதல் பாக்கெட் பெறப்பட்டதா என்பதைக் கவனிப்பதன் மூலம், நெட்வொர்க்கில் நெரிசல் உள்ளதா என்பதை அனுப்புநர் தீர்மானிக்கிறார். குறிப்பிட்ட நேரத்திற்குள் அனுப்புநருக்கு ACK ஒப்புதல் பாக்கெட் கிடைக்கவில்லை என்றால், நெட்வொர்க்கில் நெரிசல் இருப்பதாகக் கருதப்படுகிறது.

நெரிசல் சாளரத்துடன் கூடுதலாக, TCP நெரிசல் கட்டுப்பாட்டு நெறிமுறையைப் பற்றி விவாதிப்பதற்கான நேரம் இது. TCP நெரிசல் கட்டுப்பாட்டு நெறிமுறையானது மூன்று முக்கிய பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது:

மெதுவான தொடக்கம்:ஆரம்பத்தில், cwnd நெரிசல் வரம்பு ஒப்பீட்டளவில் சிறியதாக இருக்கும், மேலும் அனுப்புநர் வலையமைப்பின் திறனுக்கு ஏற்ப விரைவாகத் தகவமைத்துக்கொள்ள, நெரிசல் வரம்பை அதிவேகமாக அதிகரிக்கிறார்.
போக்குவரத்து நெரிசலைத் தவிர்த்தல்:நெரிசல் வரம்பு ஒரு குறிப்பிட்ட எல்லையைத் தாண்டிய பிறகு, அதன் வளர்ச்சி விகிதத்தைக் குறைக்கவும், வலையமைப்பில் அதிக சுமை ஏற்படுவதைத் தவிர்க்கவும், அனுப்புநர் நெரிசல் வரம்பை நேரியல் முறையில் அதிகரிக்கிறார்.
விரைவான மீட்பு:நெரிசல் ஏற்பட்டால், அனுப்புநர் நெரிசல் கால அளவைப் பாதியாகக் குறைத்து, பெறப்பட்ட நகல் ஒப்புதல்கள் மூலம் பிணைய மீட்பின் இருப்பிடத்தைக் கண்டறிய விரைவு மீட்பு நிலைக்குள் நுழைந்து, பின்னர் நெரிசல் கால அளவைத் தொடர்ந்து அதிகரிக்கிறார்.

மெதுவான தொடக்கம்
ஒரு TCP இணைப்பு நிறுவப்படும்போது, ​​நெரிசல் சாளரமான cwnd ஆரம்பத்தில் குறைந்தபட்ச MSS (அதிகபட்ச பிரிவு அளவு) மதிப்பிற்கு அமைக்கப்படுகிறது. இதனால், ஆரம்ப அனுப்பும் வேகம் வினாடிக்கு சுமார் MSS/RTT பைட்டுகளாக இருக்கும். உண்மையில் கிடைக்கும் அலைவரிசை பொதுவாக MSS/RTT-ஐ விட மிக அதிகமாக இருக்கும், எனவே TCP உகந்த அனுப்பும் வேகத்தைக் கண்டறிய விரும்புகிறது, இதை மெதுவான தொடக்கத்தின் (slow-start) மூலம் அடைய முடியும்.

மெதுவான தொடக்கச் செயல்பாட்டில், நெரிசல் சாளரத்தின் (cwnd) மதிப்பு 1 MSS ஆகத் துவக்கப்படும். மேலும், அனுப்பப்பட்ட பாக்கெட் பகுதிக்கு ஒவ்வொரு முறை ஒப்புதல் அளிக்கப்படும்போதும், cwnd-இன் மதிப்பு ஒரு MSS அதிகரிக்கப்படும், அதாவது cwnd-இன் மதிப்பு 2 MSS ஆக மாறும். அதன்பிறகு, ஒரு பாக்கெட் பகுதியின் ஒவ்வொரு வெற்றிகரமான பரிமாற்றத்திற்கும் cwnd-இன் மதிப்பு இரட்டிப்பாக்கப்படும், இது இப்படியே தொடரும். இந்த குறிப்பிட்ட வளர்ச்சி செயல்முறை பின்வரும் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது.

 

இருப்பினும், அனுப்பும் விகிதம் எப்போதும் வளராது; அந்த வளர்ச்சி ஒரு கட்டத்தில் முடிவுக்கு வர வேண்டும். அப்படியானால், அனுப்பும் விகிதத்தின் அதிகரிப்பு எப்போது முடிவடைகிறது? மெதுவான தொடக்கம் (Slow-start) பொதுவாக அனுப்பும் விகிதத்தின் அதிகரிப்பை பல வழிகளில் ஒன்றில் முடிவுக்குக் கொண்டுவருகிறது:

முதல் வழி, மெதுவான தொடக்கத்தின் (slow start) அனுப்பும் செயல்பாட்டின் போது ஏற்படும் பாக்கெட் இழப்பு ஆகும். ஒரு பாக்கெட் இழப்பு ஏற்படும்போது, ​​TCP அனுப்புநரின் நெரிசல் சாளரமான cwnd-ஐ 1 என அமைத்து, மெதுவான தொடக்கச் செயல்முறையை மீண்டும் தொடங்குகிறது. இந்த நிலையில், மெதுவான தொடக்க வரம்பு (ssthresh) என்ற ஒரு கருத்து அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது, இதன் ஆரம்ப மதிப்பு, பாக்கெட் இழப்பை உருவாக்கும் cwnd-இன் மதிப்பில் பாதியாகும். அதாவது, நெரிசல் கண்டறியப்படும்போது, ​​ssthresh-இன் மதிப்பு சாளர மதிப்பில் பாதியாக இருக்கும்.

இரண்டாவது வழி, மெது-தொடக்க வரம்பான ssthresh-இன் மதிப்புடன் நேரடியாகத் தொடர்புபடுத்துவதாகும். நெரிசல் கண்டறியப்படும்போது ssthresh-இன் மதிப்பு விண்டோ மதிப்பில் பாதியாக இருப்பதால், cwnd ஆனது ssthresh-ஐ விடப் பெரியதாக இருக்கும் ஒவ்வொரு இரட்டிப்பிலும் பாக்கெட் இழப்பு ஏற்படலாம். எனவே, cwnd-ஐ ssthresh-க்குச் சமமாக அமைப்பதே சிறந்தது. இது TCP-ஐ நெரிசல் கட்டுப்பாட்டு முறைக்கு மாற்றி, மெது-தொடக்கத்தை முடிவுக்குக் கொண்டுவரும்.

மூன்று தேவையற்ற ACK பாக்கெட்டுகள் கண்டறியப்பட்டால், TCP ஒரு வேகமான மறுபரிமாற்றத்தைச் செய்து மீட்பு நிலைக்குள் நுழையும். இதுவே மெதுவான தொடக்கம் முடிவடைவதற்கான கடைசி வழியாகும். (ஏன் மூன்று ACK பாக்கெட்டுகள் உள்ளன என்பது தெளிவாக இல்லையென்றால், அது மறுபரிமாற்ற வழிமுறையில் தனியாக விளக்கப்படும்.)

நெரிசல் தவிர்ப்பு
TCP நெரிசல் கட்டுப்பாட்டு நிலைக்குள் நுழையும்போது, ​​cwnd-இன் மதிப்பு நெரிசல் வரம்பான ssthresh-இன் பாதியாக அமைக்கப்படுகிறது. இதன் பொருள், ஒவ்வொரு முறை ஒரு பாக்கெட் பகுதி பெறப்படும்போதும் cwnd-இன் மதிப்பை இரட்டிப்பாக்க முடியாது என்பதாகும். அதற்குப் பதிலாக, ஒவ்வொரு பரிமாற்றம் முடிந்த பிறகும் cwnd-இன் மதிப்பு ஒரு MSS (அதிகபட்ச பாக்கெட் பகுதி நீளம்) மட்டுமே அதிகரிக்கப்படும் ஒரு ஒப்பீட்டளவில் பழமைவாத அணுகுமுறை பின்பற்றப்படுகிறது. உதாரணமாக, 10 பாக்கெட் பகுதிகள் ஒப்புக்கொள்ளப்பட்டாலும், cwnd-இன் மதிப்பு ஒரு MSS மட்டுமே அதிகரிக்கும். இது ஒரு நேரியல் வளர்ச்சி மாதிரி மற்றும் இது வளர்ச்சிக்கு ஒரு மேல் எல்லையையும் கொண்டுள்ளது. பாக்கெட் இழப்பு ஏற்படும்போது, ​​cwnd-இன் மதிப்பு ஒரு MSS ஆக மாற்றப்பட்டு, ssthresh-இன் மதிப்பு cwnd-இன் பாதியாக அமைக்கப்படுகிறது. அல்லது, 3 தேவையற்ற ACK பதில்கள் பெறப்படும்போது இது MSS-இன் வளர்ச்சியையும் நிறுத்திவிடும். cwnd-இன் மதிப்பை பாதியாகக் குறைத்த பிறகும் மூன்று தேவையற்ற ACK-கள் பெறப்பட்டால், ssthresh-இன் மதிப்பு cwnd-இன் மதிப்பில் பாதியாகப் பதிவு செய்யப்பட்டு, விரைவான மீட்பு நிலைக்குள் நுழையப்படுகிறது.

விரைவான மீட்பு
வேகமான மீட்பு நிலையில், வரிசையாக வராத ஒவ்வொரு தேவையற்ற ACK-க்கும், நெரிசல் சாளரத்தின் (cwnd) மதிப்பு ஒரு MSS அதிகரிக்கப்படுகிறது. வலையமைப்பில் வெற்றிகரமாக அனுப்பப்பட்ட பாக்கெட் பகுதிகளைப் பயன்படுத்தி, பரிமாற்றத் திறனை முடிந்தவரை மேம்படுத்துவதே இதன் நோக்கமாகும்.

இழந்த பாக்கெட் பகுதிக்கான ACK வரும்போது, ​​TCP ஆனது cwnd-இன் மதிப்பைக் குறைத்துவிட்டு, நெரிசல் தவிர்ப்பு நிலைக்குள் நுழைகிறது. இது நெரிசல் சாளரத்தின் அளவைக் கட்டுப்படுத்தவும், பிணைய நெரிசல் மேலும் அதிகரிப்பதைத் தவிர்க்கவும் செய்யப்படுகிறது.

நெரிசல் கட்டுப்பாட்டு நிலைக்குப் பிறகு காலக்கெடு ஏற்பட்டால், பிணையத்தின் நிலை மேலும் தீவிரமடைந்து, TCP ஆனது நெரிசல் தவிர்ப்பு நிலையிலிருந்து மெது-தொடக்க நிலைக்கு மாறுகிறது. இந்த நிலையில், நெரிசல் சாளரத்தின் (cwnd) மதிப்பு, அதிகபட்ச பாக்கெட் பிரிவு நீளமான 1 MSS ஆகவும், மெது-தொடக்க வரம்பான ssthresh-இன் மதிப்பு cwnd-இன் பாதியாகவும் அமைக்கப்படுகிறது. பிணையம் மீண்ட பிறகு, பரிமாற்ற வீதம் மற்றும் பிணைய நெரிசலின் அளவைச் சமநிலைப்படுத்துவதற்காக, நெரிசல் சாளரத்தின் அளவை மீண்டும் படிப்படியாக அதிகரிப்பதே இதன் நோக்கமாகும்.

சுருக்கம்
ஒரு நம்பகமான போக்குவரத்து நெறிமுறையாக, TCP ஆனது வரிசை எண், ஒப்புதல், மறுஅனுப்புதல் கட்டுப்பாடு, இணைப்பு மேலாண்மை மற்றும் சாளரக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றின் மூலம் நம்பகமான போக்குவரத்தைச் செயல்படுத்துகிறது. அவற்றுள், பாய்வுக் கட்டுப்பாட்டுப் பொறிமுறையானது, பெறுநரின் உண்மையான பெறும் திறனுக்கு ஏற்ப அனுப்புநரால் அனுப்பப்படும் தரவின் அளவைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, இது பிணைய நெரிசல் மற்றும் செயல்திறன் சீர்குலைவு போன்ற சிக்கல்களைத் தவிர்க்கிறது. நெரிசல் கட்டுப்பாட்டுப் பொறிமுறையானது, அனுப்புநரால் அனுப்பப்படும் தரவின் அளவைச் சரிசெய்வதன் மூலம் பிணைய நெரிசல் ஏற்படுவதைத் தவிர்க்கிறது. நெரிசல் சாளரம் மற்றும் அனுப்பும் சாளரம் ஆகிய கருத்துக்கள் ஒன்றுக்கொன்று தொடர்புடையவை, மேலும் நெரிசல் சாளரத்தின் அளவை மாறும் வகையில் சரிசெய்வதன் மூலம் அனுப்புநரிடம் உள்ள தரவின் அளவு கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. மெதுவான தொடக்கம், நெரிசலைத் தவிர்த்தல் மற்றும் விரைவான மீட்பு ஆகியவை TCP நெரிசல் கட்டுப்பாட்டு நெறிமுறையின் மூன்று முக்கியப் பகுதிகளாகும், இவை பிணையத்தின் திறன் மற்றும் நெரிசல் அளவிற்கு ஏற்ப வெவ்வேறு உத்திகள் மூலம் நெரிசல் சாளரத்தின் அளவைச் சரிசெய்கின்றன.

அடுத்த பகுதியில், TCP-யின் மறுபரிமாற்றப் பொறிமுறையை விரிவாக ஆராய்வோம். நம்பகமான பரிமாற்றத்தை அடைவதற்கு, மறுபரிமாற்றப் பொறிமுறையானது TCP-யின் ஒரு முக்கியப் பகுதியாகும். இது, இழந்த, சிதைந்த அல்லது தாமதமான தரவுகளை மீண்டும் பரிமாற்றம் செய்வதன் மூலம், தரவுகளின் நம்பகமான பரிமாற்றத்தை உறுதி செய்கிறது. மறுபரிமாற்றப் பொறிமுறையின் செயலாக்கக் கொள்கை மற்றும் உத்தி ஆகியவை அடுத்த பகுதியில் விரிவாக அறிமுகப்படுத்தப்பட்டு பகுப்பாய்வு செய்யப்படும். தொடர்ந்து இணைந்திருங்கள்!