📘 [Computer Network] TCP : Flow Control

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💡 Sliding Window 1

BDP = bandwith * delay

앞장에서 말했듯이 Stop and wait ARQ 라는 것이 언급되었다.
ARQ는 MSS 크기만큼 하나씩 보내기때문에 비효율적이다.

그렇기때문에 데이터를 보내고 아직 ACK을 받지 않는 상태(=in flight) 에서 sender가 데이터를 보낼 수 있는 만큼 보내는 것이 Sliding Window 이다.

특히 BDP (bandwith-delay product) 일때 적용된다.

bandwith가 높으면 많은 데이터를 보낼 수 있고,
delay가 길면 ACK이 올 때 까지 시간이 오래걸리기 때문에 그 시간에 data를 더 많이 보낼 수 있다.

즉, bandwith ↑ & delay ↑ 일 때 data packet을 더 많이 보내면 효율적이다.

Example )

1.6 Mbps link with 40 msec RTT
bandwith-delay product (BDP) is (1.6 * 40 = 64) 64 Kbits (or 8 KB)

Sender can send at most one packet per RTT (ARQ)
Assume segment size of 1 KB → 8 Kbits
(8 KB 보낼 수 있는 것을 1KB만 보냈으니 1/8인 8 Kbits 이다.)

bandwith는 위 식을 이항해서 구하면 8 Kbits / 40msec = 0.2 Mpbs
라고 해도 되고, 실제 1.6 Mpbs 보낼 수 있는 것을 1/8 만 사용하기 때문에 1.6 Mbps의 1/8인 0.2 Mbps 라고 해도 된다.

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💡 Sliding Window 2

Sliding Window
sender가 ACK이 돌아오기 전까지 Sliding Window 크기 만큼의 data를 더 보낸다.

위에 말했듯이 ARQ처럼 보내는 것은 비효율적이기에
ACK이 돌아오기 전에 데이터를 보낼 수 있는 만큼 보내는 것이 좋다.

위 사진을 보면 두번째 파란박스와 세번째 보라박스가 Sliding Window의 크기이다.
현재 두번째 파란 박스까지 전송했기 때문에 세번째 보라박스를 더 보낼 수 있다는 것을 의미한다.

ThroughPut을 높이려면 Window 사이즈가 큰 것이 좋다.
문제점

• receiver 가 너무 많은 data를 보내면 받지 못할수도 있다.
• 너무 많은 양의 data를 본면 router overflow가 일어나서 congestion, loss가 일어날 수 있다.

📌 그렇다면 얼만큼 어떻게 보내야할까?
답은 flow control 에 있다.

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💡 Flow Control

Folw Control
Sender에게 receiver가 얼마나 받을 수 있나 알려준다.

만약 데이터베이스 센터같은 powerful sender의 receiver가 2G phone 이라고 해보자.

powerful sender 가 sliding window 만큼의 데이터를 receiver를 고려하지 않고 계속 보내게되면 receiver는 데이터를 모두 받을 수 없을것이다.
그럼 loss가 발생할 확률이 높다.

그래서 flow control을 사용하여 receiver의 buffer를 확인해준다.

rwnd
이미 차 있는 buffer를 제외한 남는 buffer (= free buffer space)

위 사진은 receiver의 buffer를 보여준다.
receiver 는 지속적으로 자신의 rwnd를 확인하여 TCP header에 적어 ACK을 보낸다.

위와 같이 receive window에 rwnd를 적어서 보낸다.

그럼 sender는 limits amount of unacked ("in-flight") data to receiver's rwnd value
receiver 의 rwnd에 맞춰서 제한을 둬서 overflow가 일어나지 않게 한다.

📌 그럼 데이터를 처음 보낼때는 ACK을 받은 적이 없는 상태인데 어떻게 조절할까?
초기값이 있다. 초기값만큼 보내고 ACK을 받는다. (overflow가 일어날 수 도 있다.)