TCP拥塞控制

1.拥塞控制是什么？

​ 拥塞控制是TCP连接的每一方都要进行的行为，它通过算法预测网络线路上的拥塞情况，根据拥塞情况来调整和指导数据的发送。

2.为什么要有拥塞控制？

​ 要讲拥塞控制，首先要讲明白拥塞。所谓拥塞，是路由器因无法处理高速率到达的流量而被迫丢弃数据信息的现象。这里要特别注意区别拥塞控制和窗口管理的区别，窗口管理是基于TCP连接双方的，双方根据各自应用层处理数据的速率来协调发送窗口和接受窗口。而拥塞控制是基于整个网络的，它的目的是尽可能地缓解网络上出现的拥塞现象。

3.如何进行拥塞控制

​ 拥塞控制的核心是：当检测到网络拥塞时，减缓数据的发送速率。在发送端引人一个窗日控制变量,确保发送窗口大小不超过接收端接收能力和网络传输能力,即TCP发送端的发送速率等于接收速率和传输速率两者中较小值。这个窗口称为拥塞窗口（cwnd）

​ SMSS:TCP报文段的最大长度（仅指数据部分）

1.慢启动

​ 当一个新的TCP连接建立或检测到由重传超时(RTO)导致的丢包时,需要执行慢启动。何为慢启动？慢启动实际上是对拥塞窗口的大小控制算法，它先将cwnd设置成一个较小值（通常为最大段大小和最大传输单元中的较小值），每当收到一个ACK包，表明网络情况允许当前发送速率，cwnd就可以尝试进行扩大。因此,在接收到一个数据段的ACK后,通常cwnd值会增加到2,接着会发送两个数据

段。如果成功收到相应的新的ACK, cwnd会由2变4,由4变8,以此类推，直到cwnd == 接收窗口。

​ 前所述, cwnd会随着RTT呈指数增长。因此,最终cwnd会增至很大,大量数据包的发送将导致网络瘫痪(TCP吞吐量与,RTT成正比)。当发生上述情况时, cwnd大幅度减小(减至原值一半)。这是TCP由慢启动阶段至拥塞避免阶段的转折点,与cwnd和慢启动阂sIowstart threshold,ssthresh)相关。

2.拥塞避免

​ 为了得到更多的传输资源而不致影响其他连接传输, TCP实现了拥塞避免算法。一旦确立慢启动阈值, TCP会进人拥塞避免阶段, cwnd每次的增长值近似于成功传输的数据段大小。将指数增长转为线性增长。

慢启动阈值的设定

​ 慢启动闹值的初始值可任意设定(如awnd或更大),这会使得TCP总是以慢启动状态开始传输。当有重传情况发生,无论是超时重传还是快速重传, ssthresh=maX (当前发送窗口大小/2, 2*SMSS)

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3.快速恢复

​ 快速恢复机制一般和快速重传机制同时使用。

​ 当发送端收到第三个重复确认的报文时，会更新ssthresh的值，然后立即重传丢失的报文段，并且设置：cwnd = ssthresh+3*SMSS，进入拥塞避免阶段。当收到一个重复确认的报文时，设置cwnd = cwnd +SMSS。此时发送端可以发送新的TCP报文（如果新的cwnd允许）当收到新数据的确认时，设置cwnd=ssthresh。进入拥塞避免阶段。这里的新数据表示新的报文，而不是丢失的报文。

在旧的tcp拥塞控制算法中，快速重传之后会进入慢启动阶段，而新的tcp拥塞控制算法在快速重传之后进入快速恢复阶段。

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