TCPグローバル同期

コンピュータ ネットワークにおけるTCP グローバル同期とは、各送信者が他の送信者と同時に伝送速度を下げたり上げたりするパターンです。パケット損失が発生すると各送信者が同時に伝送速度を下げるため、輻輳期間中に伝送制御プロトコル(TCP) フローで発生することがあります。

インターネット上のルーターには通常、パケット キューがあり、ネットワークがビジー状態のときにパケットを破棄するのではなく保持することができます。

ルーターのリソースは限られているため、これらのキューのサイズも限られています。キューのサイズを制限する最も単純な手法は、テール ドロップと呼ばれます。キューは最大サイズまで満たされ、その後、キューに再びスペースができるまで新しいパケットは破棄されます。

これは、複数の TCP ストリームを処理するTCP/IPルーターで使用すると、特にトラフィックのピーク時に問題が発生します。ネットワークが安定しているときは、キューは常にいっぱいで、キューがいっぱいになると待ち時間が長くなる以外は問題はありません。ただし、突然のトラフィックのバーストが発生すると、確立された安定したストリームの多くが同時にパケットを失う可能性があります。

TCP には、パケットのドロップから自動的に回復する機能があり、ネットワークの輻輳と解釈されます(通常は正しい解釈です)。送信者は、一定時間送信速度を下げ、その後、ランプアップを条件に速度を再び上げて、ネットワークの輻輳が解消されたかどうかを確認します。これは、スロー スタート アルゴリズムとして知られています。

ほぼすべての送信者は、速度を上げる前に同じ時間遅延を使用します。これらの遅延が同時に期限切れになると、すべての送信者は追加のパケットを送信し、ルーターのキューは繰り返しのフィードバック ループで再びオーバーフローします。このパターンは「グローバル同期」と呼ばれ、再送信が必要な大量のドロップされたパケットと、各損失の後に後退する間、送信者の送信速度が安定状態に比べて低下するため、帯域幅の使用が非効率的になります。このパターンは、プロセス管理のThundering Herd 問題に似ています。

この問題は、多くの研究の対象となってきました。テール ドロップ アルゴリズムがこの問題の主な原因であるというのがコンセンサスのようです。ランダム早期検出(RED) や重み付け REDなどの他のキュー サイズ管理アルゴリズムは、グローバル同期の可能性を減らし、高負荷や予期しないピーク トラフィックが発生した場合でもキュー サイズを小さく保ちます。

• TCP輻輳回避アルゴリズム
• ネットワークの混雑
• 雷鳴の群れの問題

• Vegesna, Srinivas (2001)。IP Quality of Service、第 6 章。Cisco press。ISBN 1-57870-116-3。
• シゲティ、ティム (2005)。エンドツーエンド QoS ネットワーク設計、章６．シスコのプレス。ISBN 1-58705-176-1。

• グローバル同期を含む TCP のダイナミクスを議論する ISOC 論文
• TCP グローバル同期の動作と、TCP が UDP と共存する場合の影響を示すグラフ付きの論文