TCP 혼잡 제어 핵심 정리

TCP 개념 요약

TCP Tahoe, Reno, New Reno

• Tahoe: 손실 발생 시 slow start로 초기화. Fast retransmit만 사용.
• Reno: Fast retransmit + fast recovery 도입. 혼잡 창(cwnd)을 절반으로 줄인 후 증가 유지.
• New Reno: 여러 패킷 손실 상황에서도 빠르게 회복 가능.

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혼잡 제어 핵심 요소

Congestion Window (cwnd)

• 송신자가 전송할 수 있는 데이터의 최대량.
• 네트워크 혼잡 상태에 따라 동적으로 조절됨.

Slow Start & Congestion Avoidance

• Slow Start: 혼잡 창을 지수적으로 증가시켜 네트워크 상태를 빠르게 탐색.
• Congestion Avoidance: 임계점 도달 후 선형 증가 방식으로 혼잡 방지.

RTT Estimation

• 패킷이 전송되고 ACK가 돌아오기까지의 시간.
• 타임아웃 설정 및 재전송 판단에 사용됨.

Self-Clocking

• ACK의 도착 속도에 맞춰 패킷 전송 속도가 자동 조절됨.

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TCP 성능 향상 메커니즘

Fast Retransmit

• 동일한 ACK이 3번 연속 수신되면 타임아웃 없이 손실된 패킷을 즉시 재전송.

Fast Recovery

• 패킷 재전송 후 slow start로 돌아가지 않고, 혼잡 창을 절반으로 줄인 뒤 선형 증가.

Congestion Window Inflation

• 중복 ACK 수신 시 혼잡 창이 실제보다 커지는 현상. 과도한 전송으로 혼잡을 유발할 수 있음.

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수식과 이론

AIMD (Additive Increase, Multiplicative Decrease)

• Additive Increase: 패킷 손실이 없으면 혼잡 창을 선형적으로 증가.
• Multiplicative Decrease: 손실 발생 시 혼잡 창을 승수적으로 감소 (일반적으로 절반으로).

TCP Throughput 근사 공식

• RTT: 왕복 시간
• p: 패킷 손실률
• 손실률이 높을수록 처리량이 낮아짐.

RTT worth of transmission loss

• 패킷 손실 후 타임아웃을 기다리면 1 RTT 동안 전송 기회를 잃게 됨.
• Fast retransmit로 이 비효율을 줄일 수 있음.

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자주 등장하는 단어와 표현

단어/표현	뜻	예문
sawtooth process	서서히 증가 후 급감하는 패턴	TCP window size shows a sawtooth pattern.
AIMD	가산적 증가, 승수적 감소	TCP uses AIMD for congestion control.
halve	절반으로 줄이다	TCP halves the window size after loss.
merrily	즐겁게, 신나게	They sailed merrily down the stream.
occupancy of the queue	큐의 점유율	High queue occupancy may indicate congestion.
RTT	왕복 시간	High RTT increases latency.
Throughput	처리량	System throughput reached 1Gbps.
Packets	패킷들	TCP divides data into packets.
fluctuations	변동	Latency fluctuations affect performance.
lock-step	보조를 맞춘 상태	The systems moved in lock-step.
geometric	기하학적인	The pattern was geometric in design.
staircase	계단식 패턴	The graph showed a staircase pattern.
ratchet it down	점차 줄이다	The system ratcheted down traffic.
absorb	흡수하다	The network absorbed the spike.
max-min fairness	최소 사용자부터 최대화하는 공정성	TCP tries to achieve max-min fairness.
three duplicated ACKs	동일 ACK 3회 수신 시 패킷 손실 판단	Triggers fast retransmit.
window inflation	혼잡 창이 실제보다 커지는 현상	May cause too many packets in flight.
nitty-gritty	핵심적인 부분	Let’s get to the nitty-gritty.
RTT worth of transmission loss	RTT 동안 전송 기회 손실	Fast retransmit prevents this.

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