26-06-2024, 12:34
Wenn es um TCP, oder das Transmission Control Protocol, geht, muss man verstehen, dass es entwickelt wurde, um sicherzustellen, dass Daten zuverlässig zwischen Ihrem Computer und einem Server geliefert werden. Es ist wie ein gut ausgebildeter Kurier, der dafür sorgt, dass jedes Paket korrekt und in der richtigen Reihenfolge ankommt. Aber hier ist der Haken: TCP kann wirklich mit hoher Latenz oder langen Hin- und Rücklaufzeiten (RTT) zu kämpfen haben. Lassen Sie uns das aufschlüsseln und sehen, wie TCP mit Situationen umgeht, in denen die Verbindung nicht gerade blitzschnell ist.
Zunächst einmal, wenn Sie mit hoher Latenz zu tun haben, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass Sie jedes Mal, wenn Sie Daten senden, auf eine Bestätigung von der anderen Seite warten müssen. Stellen Sie sich vor, Sie senden einen Brief an einen Freund im Ausland. Sie stecken ihn in die Post, und anstatt sofort eine Antwort zu erhalten, müssen Sie lange warten, bis er Ihren Brief liest und antwortet. Diese Wartezeit summiert sich, und genau so fühlt sich hohe Latenz für TCP-Verbindungen an.
TCP hat eingebaute Mechanismen, um mit dieser Art von Verzögerung umzugehen. Eine der wichtigsten Strategien heißt "Sliding Window"-Protokoll. Man kann es sich als eine Möglichkeit vorstellen, zu verwalten, wie viele Daten "in Transit" sein können, bevor man diese Bestätigung benötigt. Wenn Sie also eine langsame Verbindung haben, aber dennoch den Datenfluss aufrechterhalten möchten, ermöglicht es TCP, mehrere Pakete zu senden, bevor man anhält, um auf die Bestätigung zu warten. Das Fenster wird basierend auf dem aktuellen Zustand der Verbindung angepasst. Wenn Sie bemerken, dass die Antwort länger dauert, kann TCP dieses Fenster verkleinern, um ein Überlasten des Netzwerks zu vermeiden. Es geht darum, ein Gleichgewicht zu finden, damit Sie nicht zu viel auf einmal senden und dadurch noch größere Verzögerungen verursachen.
Ein weiterer Aspekt ist das Konzept der Staukontrolle. Man könnte dies wie ein Verkehrssystem betrachten: Wenn zu viele Autos (oder Pakete) versuchen, in eine einzige Spur einzuordnen, geraten Sie in einen Rückstau. TCP verwendet verschiedene Algorithmen, wie TCP Reno und TCP New Reno, um zu verwalten, wie Daten gesendet werden. Wenn die Latenz wirklich hoch wird oder Anzeichen von Stau sichtbar sind, reduziert TCP die Sende-Rate. Dies wird als "Slow Start" bezeichnet. Zu Beginn sendet es nur eine kleine Menge an Daten; wenn diese Pakete schnell bestätigt werden, erhöht es allmählich die Menge an gesendeten Daten. Wenn die Hin- und Rücklaufzeit zunimmt oder die Bestätigungen langsamer werden, reduziert TCP die Geschwindigkeit erneut. Das Ziel ist es, den Datenfluss an die aktuellen Netzwerkbedingungen anzupassen.
Aber es gibt einen weiteren cleveren Trick, den TCP einsetzt, genannt “Ack Now”. Normalerweise wartet TCP, bis eine bestimmte Anzahl von Paketen angekommen ist, bevor es eine Bestätigung sendet. Wenn Sie jedoch bemerken, dass die RTT länger als erwartet ist, kann TCP die Gänge wechseln und Bestätigungen häufiger senden. Dadurch wird die Wartezeit für den Sender verkürzt, da er nicht warten muss, bis eine gesamte Paketgruppe fertig ist, bevor er die Rückmeldung erhält, dass ein Teil der Daten empfangen wurde. Sie erhalten eine Art sofortigen Rückkopplungszyklus, der hilfreich ist, wenn Sie es mit einer Verbindung zu tun haben, die langsamer ist, als Sie es sich wünschen.
Sie stoßen auch auf Probleme mit der Neuübertragung verlorener Pakete, was bei hoher Latenz sehr ärgerlich sein kann. TCP hat einen Timeout-Mechanismus, der hilft, damit umzugehen. Wenn Sie nach einer bestimmten Zeit keine Bestätigung erhalten, geht TCP davon aus, dass das Paket verloren gegangen ist und sendet es erneut. Das klingt effizient, aber manchmal können die Verzögerungen TCP dazu verleiten zu glauben, dass es Paketverlust gibt, wenn es einfach nur die hohe Latenz ist, die den Zeitablauf stört. Um dem entgegenzuwirken, verwendet TCP sein System für doppelte Bestätigungen. Wenn es dasselbe Paket mehrmals erhält, ist das ein Hinweis für TCP, dass etwas nicht stimmt und es erneut senden muss. Dies hilft sicherzustellen, dass auch wenn die Verbindung langsam ist, die kritischen Daten schließlich zugestellt werden.
Sie könnten auch von etwas hören, das "Time-Out und Neuübertragung" (oder TTO, um technisch zu bleiben) genannt wird, was eng mit dem zusammenhängt, was ich gerade erwähnt habe. Angenommen, Sie arbeiten an einem Projekt, vielleicht streamen Sie ein Video oder spielen ein Online-Spiel, und plötzlich beginnt die Verbindung, Probleme zu machen. TCP ist schlau genug, um nicht einfach weiterhin Pakete zu senden in der Annahme, dass die Verbindung in Kürze wieder stabil sein wird. Stattdessen wartet es tatsächlich eine Weile, bevor es erneut sendet, basierend darauf, wie es die aktuelle Latenz wahrnimmt. Dieser Timeout kann dynamisch angepasst werden, was bedeutet, dass wenn Sie zuvor hohe Latenz erlebt haben, die gleiche Timeout-Periode nicht erneut festgelegt wird. Auf diese Weise arbeiten Sie tatsächlich mit den Netzwerkbedingungen, anstatt gegen sie.
Ein weiterer Punkt, den ich ansprechen möchte, ist "selektive Bestätigungen" oder kurz SACK. Wenn Paketverlust auftritt, kann die Verwendung von selektiven Bestätigungen für TCP ein Wendepunkt sein. Anstatt nur die Pakete bis zu einem bestimmten Punkt zu bestätigen, ermöglicht SACK dem Empfänger, dem Sender genau zu sagen, welche Pakete empfangen wurden und welche nicht. Das ist, als würde man sagen: "Hey, ich habe die Pakete 1, 2, 4 und 5 erhalten, aber 3 und 6 fehlen." Das gibt TCP ein klareres Bild von dem, was passiert, und ermöglicht es ihm, nur die fehlenden Pakete neu zu übertragen, anstatt alles bis zum zuletzt bestätigten Paket erneut zu senden. Wie Sie sich vorstellen können, ist das in Situationen mit hoher Latenz, in denen jede Neusendung eine signifikante Verzögerung verursachen kann, unglaublich vorteilhaft.
In der Welt von TCP ist das Tuning ein weiterer wichtiger Aspekt, wenn es um lange RTTs geht. Viele Systeme ermöglichen es Ihnen, TCP-Einstellungen zu konfigurieren, sodass Sie mit Parametern wie der maximalen Segmentgröße oder benutzerdefinierten Staufenster-Einstellungen experimentieren können. Wenn Sie wissen, dass Sie oft in einer Umgebung mit hoher Latenz arbeiten, können kleine Anpassungen Ihre Netzwerkkommunikation effizienter machen.
Aber vergessen wir nicht den Einfluss der Netzwerkbedingungen. Ihre Verbindung könnte in einem Moment gut sein und im nächsten ein komplettes Chaos. Wenn Sie schreckliche Latenz erleben, ist es normalerweise sinnvoll zu überprüfen, ob es irgendwo auf dem Weg Staus gibt oder Pakete fallen gelassen werden. Manchmal liegt das Problem nicht einmal auf Ihrer Seite. Es könnte Ihr Internetanbieter sein, oder vielleicht gibt es irgendwo im Internetdschungel ein Routingproblem.
Insgesamt, wenn Sie TCP in Umgebungen mit hoher Latenz verwenden, ist es wie bei einem erfahrenen Reisenden. Sie lernen, sich an die Verzögerungen anzupassen, kluge Entscheidungen zu treffen und sicherzustellen, dass Sie immer noch vorankommen, ohne zu viel Zeit zu verlieren. Sich mit Wissen über die Funktionsweise von TCP zu bewaffnen, kann einen riesigen Unterschied dabei machen, Ihre Anwendungen reibungslos am Laufen zu halten, selbst wenn die Netzwerke nicht optimal arbeiten.
Das nächste Mal, wenn Sie auf eine Datei warten, die hochgeladen wird, oder eine Website, die geladen wird, und es sich anfühlt, als würde es eine Ewigkeit dauern, denken Sie einfach an all die cleveren Dinge, die TCP hinter den Kulissen tut, um hohe Latenz zu managen. Es spielt viel mehr eine Rolle, als Sie vielleicht zunächst denken, und zu wissen, wie diese Mechanismen funktionieren, kann Sie als IT-Fachkraft ermächtigen, durch die technische Landschaft zu navigieren.
Zunächst einmal, wenn Sie mit hoher Latenz zu tun haben, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass Sie jedes Mal, wenn Sie Daten senden, auf eine Bestätigung von der anderen Seite warten müssen. Stellen Sie sich vor, Sie senden einen Brief an einen Freund im Ausland. Sie stecken ihn in die Post, und anstatt sofort eine Antwort zu erhalten, müssen Sie lange warten, bis er Ihren Brief liest und antwortet. Diese Wartezeit summiert sich, und genau so fühlt sich hohe Latenz für TCP-Verbindungen an.
TCP hat eingebaute Mechanismen, um mit dieser Art von Verzögerung umzugehen. Eine der wichtigsten Strategien heißt "Sliding Window"-Protokoll. Man kann es sich als eine Möglichkeit vorstellen, zu verwalten, wie viele Daten "in Transit" sein können, bevor man diese Bestätigung benötigt. Wenn Sie also eine langsame Verbindung haben, aber dennoch den Datenfluss aufrechterhalten möchten, ermöglicht es TCP, mehrere Pakete zu senden, bevor man anhält, um auf die Bestätigung zu warten. Das Fenster wird basierend auf dem aktuellen Zustand der Verbindung angepasst. Wenn Sie bemerken, dass die Antwort länger dauert, kann TCP dieses Fenster verkleinern, um ein Überlasten des Netzwerks zu vermeiden. Es geht darum, ein Gleichgewicht zu finden, damit Sie nicht zu viel auf einmal senden und dadurch noch größere Verzögerungen verursachen.
Ein weiterer Aspekt ist das Konzept der Staukontrolle. Man könnte dies wie ein Verkehrssystem betrachten: Wenn zu viele Autos (oder Pakete) versuchen, in eine einzige Spur einzuordnen, geraten Sie in einen Rückstau. TCP verwendet verschiedene Algorithmen, wie TCP Reno und TCP New Reno, um zu verwalten, wie Daten gesendet werden. Wenn die Latenz wirklich hoch wird oder Anzeichen von Stau sichtbar sind, reduziert TCP die Sende-Rate. Dies wird als "Slow Start" bezeichnet. Zu Beginn sendet es nur eine kleine Menge an Daten; wenn diese Pakete schnell bestätigt werden, erhöht es allmählich die Menge an gesendeten Daten. Wenn die Hin- und Rücklaufzeit zunimmt oder die Bestätigungen langsamer werden, reduziert TCP die Geschwindigkeit erneut. Das Ziel ist es, den Datenfluss an die aktuellen Netzwerkbedingungen anzupassen.
Aber es gibt einen weiteren cleveren Trick, den TCP einsetzt, genannt “Ack Now”. Normalerweise wartet TCP, bis eine bestimmte Anzahl von Paketen angekommen ist, bevor es eine Bestätigung sendet. Wenn Sie jedoch bemerken, dass die RTT länger als erwartet ist, kann TCP die Gänge wechseln und Bestätigungen häufiger senden. Dadurch wird die Wartezeit für den Sender verkürzt, da er nicht warten muss, bis eine gesamte Paketgruppe fertig ist, bevor er die Rückmeldung erhält, dass ein Teil der Daten empfangen wurde. Sie erhalten eine Art sofortigen Rückkopplungszyklus, der hilfreich ist, wenn Sie es mit einer Verbindung zu tun haben, die langsamer ist, als Sie es sich wünschen.
Sie stoßen auch auf Probleme mit der Neuübertragung verlorener Pakete, was bei hoher Latenz sehr ärgerlich sein kann. TCP hat einen Timeout-Mechanismus, der hilft, damit umzugehen. Wenn Sie nach einer bestimmten Zeit keine Bestätigung erhalten, geht TCP davon aus, dass das Paket verloren gegangen ist und sendet es erneut. Das klingt effizient, aber manchmal können die Verzögerungen TCP dazu verleiten zu glauben, dass es Paketverlust gibt, wenn es einfach nur die hohe Latenz ist, die den Zeitablauf stört. Um dem entgegenzuwirken, verwendet TCP sein System für doppelte Bestätigungen. Wenn es dasselbe Paket mehrmals erhält, ist das ein Hinweis für TCP, dass etwas nicht stimmt und es erneut senden muss. Dies hilft sicherzustellen, dass auch wenn die Verbindung langsam ist, die kritischen Daten schließlich zugestellt werden.
Sie könnten auch von etwas hören, das "Time-Out und Neuübertragung" (oder TTO, um technisch zu bleiben) genannt wird, was eng mit dem zusammenhängt, was ich gerade erwähnt habe. Angenommen, Sie arbeiten an einem Projekt, vielleicht streamen Sie ein Video oder spielen ein Online-Spiel, und plötzlich beginnt die Verbindung, Probleme zu machen. TCP ist schlau genug, um nicht einfach weiterhin Pakete zu senden in der Annahme, dass die Verbindung in Kürze wieder stabil sein wird. Stattdessen wartet es tatsächlich eine Weile, bevor es erneut sendet, basierend darauf, wie es die aktuelle Latenz wahrnimmt. Dieser Timeout kann dynamisch angepasst werden, was bedeutet, dass wenn Sie zuvor hohe Latenz erlebt haben, die gleiche Timeout-Periode nicht erneut festgelegt wird. Auf diese Weise arbeiten Sie tatsächlich mit den Netzwerkbedingungen, anstatt gegen sie.
Ein weiterer Punkt, den ich ansprechen möchte, ist "selektive Bestätigungen" oder kurz SACK. Wenn Paketverlust auftritt, kann die Verwendung von selektiven Bestätigungen für TCP ein Wendepunkt sein. Anstatt nur die Pakete bis zu einem bestimmten Punkt zu bestätigen, ermöglicht SACK dem Empfänger, dem Sender genau zu sagen, welche Pakete empfangen wurden und welche nicht. Das ist, als würde man sagen: "Hey, ich habe die Pakete 1, 2, 4 und 5 erhalten, aber 3 und 6 fehlen." Das gibt TCP ein klareres Bild von dem, was passiert, und ermöglicht es ihm, nur die fehlenden Pakete neu zu übertragen, anstatt alles bis zum zuletzt bestätigten Paket erneut zu senden. Wie Sie sich vorstellen können, ist das in Situationen mit hoher Latenz, in denen jede Neusendung eine signifikante Verzögerung verursachen kann, unglaublich vorteilhaft.
In der Welt von TCP ist das Tuning ein weiterer wichtiger Aspekt, wenn es um lange RTTs geht. Viele Systeme ermöglichen es Ihnen, TCP-Einstellungen zu konfigurieren, sodass Sie mit Parametern wie der maximalen Segmentgröße oder benutzerdefinierten Staufenster-Einstellungen experimentieren können. Wenn Sie wissen, dass Sie oft in einer Umgebung mit hoher Latenz arbeiten, können kleine Anpassungen Ihre Netzwerkkommunikation effizienter machen.
Aber vergessen wir nicht den Einfluss der Netzwerkbedingungen. Ihre Verbindung könnte in einem Moment gut sein und im nächsten ein komplettes Chaos. Wenn Sie schreckliche Latenz erleben, ist es normalerweise sinnvoll zu überprüfen, ob es irgendwo auf dem Weg Staus gibt oder Pakete fallen gelassen werden. Manchmal liegt das Problem nicht einmal auf Ihrer Seite. Es könnte Ihr Internetanbieter sein, oder vielleicht gibt es irgendwo im Internetdschungel ein Routingproblem.
Insgesamt, wenn Sie TCP in Umgebungen mit hoher Latenz verwenden, ist es wie bei einem erfahrenen Reisenden. Sie lernen, sich an die Verzögerungen anzupassen, kluge Entscheidungen zu treffen und sicherzustellen, dass Sie immer noch vorankommen, ohne zu viel Zeit zu verlieren. Sich mit Wissen über die Funktionsweise von TCP zu bewaffnen, kann einen riesigen Unterschied dabei machen, Ihre Anwendungen reibungslos am Laufen zu halten, selbst wenn die Netzwerke nicht optimal arbeiten.
Das nächste Mal, wenn Sie auf eine Datei warten, die hochgeladen wird, oder eine Website, die geladen wird, und es sich anfühlt, als würde es eine Ewigkeit dauern, denken Sie einfach an all die cleveren Dinge, die TCP hinter den Kulissen tut, um hohe Latenz zu managen. Es spielt viel mehr eine Rolle, als Sie vielleicht zunächst denken, und zu wissen, wie diese Mechanismen funktionieren, kann Sie als IT-Fachkraft ermächtigen, durch die technische Landschaft zu navigieren.
