计算机网络-运输层-TCP拥塞控制

1 慢开始

基于窗口的拥塞控制，发送方维持一个拥塞窗口cwnd，拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态变化，发送方使自己的发送窗口小于等于拥塞窗口，实现拥塞控制。

拥塞窗口cwnd的变化：

1. 主机开始发送数据时，现将cwnd设置为1-4个发送方的最大报文段SMSS。
2. 每收到一个对新的报文段的确认，就把拥塞窗口增大最多一个SMSS的数值。
3. 每经过一个传输轮次，cwnd大小就加倍。
4. 为防止cwnd增长过大，需要设置一个慢开始门限ssthresh，cwnd超过ssthresh时就不再使用慢开始算法，改用拥塞避免算法。

2 拥塞避免

拥塞避免算法：

1. 拥塞避免算法让cwnd缓慢地增大，没经过一个传输伦次，cwnd+1，也就是加法增大。
2. 如果出现超时，就把ssthresh=cwnd/2，cwnd=1。重新开始慢开始算法
3. 如果连续收到三个重复确认，就立即进行重传。ssthresh=cwnd/2,cwnd=ssthresh,进行拥塞控制算法。这称为乘法减小，二者合在一起就是所谓的AIMD算法。

从流量控制考虑，发送方的窗口不能超过接收方给出的接受窗口值。
从拥塞控制考虑，发送方的窗口不能超过拥塞窗口。
实际上发送方的窗口上限值=min（rwnd，cwnd）。

3 主动队列管理AQM

在路由器中，队列通常按先进先出的顺序转发，当队列已满时，就会把后来的分组丢弃。因此就会产生超时重传。
在实际使用中，通常有很多TCP连接的报文段是复用在网络层的IP数据报中发送，因此一旦产生尾部丢弃，就或有多个TCP连接在同一时间进入到慢开始状态，这称为全局同步。而网络恢复后，通信量又会变大很多。

为了避免全局同步现象，提出了主动队列管理，也就是不等到队列满再丢弃尾部，而是稍微提前一些丢弃一些分组，使一些TCP连接提前进入慢开始，从而消除全局同步。其中就有流行多年的早期随机检测RED，其规则如下：

1. 路由器维持两个参数，即队列最大门限和最小门限，当新到达一个分组时，如果当前队列大小小于最小门限，就将新分组加入队列。
2. 如果当前队列大小大于最大门限，就丢弃新分组。
3. 如果当前队列大小介于最小门限和最大门限之间，就以一定概率p丢弃新分组。