IF Notes

Kontrol Aliran & Optimisasi TCP

5 min read

Back to IF2230 Jaringan Komputer

Transport Layer: Kontrol Aliran & Optimisasi TCP

Questions/Cues

  • Apa tujuan Kontrol Aliran (Flow Control)?
  • Bedakan Flow Control vs Congestion Control.
  • Bagaimana cara kerja Sliding Window di TCP?
  • Apa itu LastByteSent & LastByteAcked?
  • Apa itu NextByteExpected & LastByteRcvd?
  • Apa itu Receive Window (RcvWindow)?
  • Bagaimana pengirim menggunakan RcvWindow?
  • Apa itu Silly Window Syndrome?
  • Apa penyebabnya?
  • Bagaimana Algoritma Nagle bekerja?
  • Jelaskan aturan dalam Algoritma Nagle.

Reference Points

  • Lecture 7, Slides: 27, 44-49, 57-63

Kontrol Aliran (Flow Control)

Kontrol Aliran adalah sebuah mekanisme yang bertujuan untuk mencegah pengirim mengirimkan data lebih cepat daripada kemampuan penerima untuk memprosesnya. Ini adalah layanan speed-matching yang memastikan buffer di sisi penerima tidak meluap (overflow).

Perbedaan dengan Congestion Control:

  • Flow Control: Fokus pada hubungan antara satu pengirim dan satu penerima. Ini adalah masalah lokal untuk melindungi sumber daya penerima.
  • Congestion Control: Fokus pada pencegahan agar terlalu banyak data tidak disuntikkan ke dalam jaringan secara keseluruhan, yang dapat menyebabkan router atau link menjadi kelebihan beban. Ini adalah masalah global untuk melindungi sumber daya jaringan.

Mekanisme Sliding Window

Algoritma Sliding Window adalah inti dari mekanisme flow control dan pengiriman andal di TCP. Ia memungkinkan pengirim untuk mengirim beberapa segmen sekaligus sebelum harus menunggu acknowledgment (ACK).

  • Variabel Kunci:

    • Di Sisi Pengirim:
      • LastByteAcked: Byte terakhir yang telah dikonfirmasi oleh penerima.
      • LastByteSent: Byte terakhir yang telah dikirim oleh pengirim.
      • Jumlah data in-flight (terkirim tapi belum di-ACK) adalah LastByteSent - LastByteAcked.
    • Di Sisi Penerima:
      • LastByteRcvd: Byte terakhir yang telah diterima dari jaringan dan ditempatkan di buffer.
      • LastByteRead: Byte terakhir yang telah dibaca oleh aplikasi dari buffer.

  • Cara Kerja Flow Control:

    1. Penerima memiliki buffer dengan ukuran tertentu (RcvBuffer).
    2. Jumlah ruang kosong di buffer ini disebut Receive Window (RcvWindow). Nilainya adalah: RcvWindow = RcvBuffer - (LastByteRcvd - LastByteRead).
    3. Penerima mengiklankan (advertises) nilai RcvWindow ini kepada pengirim melalui field Receive Window di setiap segmen ACK yang dikirimkannya.
    4. Pengirim menerima nilai RcvWindow ini dan harus memastikan bahwa jumlah data in-flight-nya tidak pernah melebihi nilai tersebut. (LastByteSent - LastByteAcked ≤ RcvWindow).

Masalah Kinerja: Silly Window Syndrome

Silly Window Syndrome adalah sebuah masalah kinerja yang terjadi ketika data ditransmisikan dalam segmen-segmen yang sangat kecil secara berulang, menyebabkan efisiensi jaringan menurun drastis karena overhead header TCP (minimal 20 byte) jauh lebih besar daripada data yang dibawanya.

Analogi: Seperti mengirim surat satu huruf per satu huruf, di mana setiap huruf dimasukkan ke dalam amplop besar yang ongkos kirimnya mahal.

Penyebab:

  1. Pengirim yang Terlalu Cepat: Aplikasi pengirim menghasilkan data byte demi byte (misalnya, dari ketikan keyboard) dan TCP langsung mengirimnya tanpa menunggu.
  2. Penerima yang Terlalu Lambat: Aplikasi penerima membaca data dari buffer sangat lambat, sehingga buffer hanya bisa menyediakan ruang kosong yang sangat kecil (misal, 1 byte), dan mengiklankan window kecil ini secara terus-menerus.

Solusi: Algoritma Nagle

Algoritma Nagle adalah solusi dari sisi pengirim untuk mencegah Silly Window Syndrome. Idenya adalah untuk menahan pengiriman data-data kecil dan mengumpulkannya menjadi satu segmen yang lebih besar dan efisien.

Aturan Algoritma Nagle:

Ketika aplikasi menghasilkan data baru untuk dikirim:

  1. Kirim Segera Jika Besar: Jika jumlah data yang tersedia dan window yang diiklankan oleh penerima lebih besar atau sama dengan MSS (Maximum Segment Size), maka kirim satu segmen penuh sekarang juga.
  2. Tahan Jika Ada Data In-Flight: Jika tidak, dan jika masih ada data yang belum di-ACK (data in-flight), maka tahan data baru tersebut di buffer. Jangan kirim dulu. Tunggu sampai ACK untuk data sebelumnya tiba.
  3. Kirim Jika Idle: Jika tidak, dan jika tidak ada data in-flight, maka kirim semua data baru yang ada sekarang, meskipun ukurannya kecil. Aturan ini penting untuk menjaga responsivitas aplikasi interaktif seperti Telnet.

Summary

  • Kontrol Aliran (Flow Control) TCP menggunakan mekanisme Sliding Window untuk mencegah pengirim membanjiri penerima, di mana penerima secara dinamis mengiklankan sisa kapasitas buffernya (RcvWindow) kepada pengirim.
  • Silly Window Syndrome adalah masalah kinerja di mana segmen-segmen kecil yang tidak efisien dikirimkan secara terus-menerus, sehingga membuang-buang sumber daya jaringan untuk overhead header.
  • Algoritma Nagle mengatasi masalah ini dari sisi pengirim dengan cara menahan pengiriman data kecil jika masih ada data lain yang belum di-ACK, untuk mengumpulkannya menjadi segmen yang lebih besar dan efisien.

Graph View