TCP拥塞控制算法

TCP报文

rwnd(Receive Window)接受窗口：如果发送方传输的数据量超过了接收方的处理能力，那么接收方会出现丢包。为了避免出现此类问题，流量控制要求数据传输双方在每次交互时声明各自的接收窗口「rwnd」大小，用来表示自己最大能保存多少数据
cwnd(congetion Window)拥塞窗口：接受窗口只能表示个体自己的网络情况，不能表示网络路由器等设备的状况，所以引入了拥塞窗口的概念。为了避免过载网络的问题，慢启动引入了拥塞窗口「cwnd」的概念，用来表示发送方在得到接收方确认前，最大允许传输的未经确认的数据。「cwnd」同「rwnd」相比不同的是：它只是发送方的一个内部参数，无需通知给接收方，其初始值往往比较小，然后随着数据包被接收方确认，窗口成倍扩大.

基本概念

MSS(对最大报文长度)：
rwnd（接收窗口）：
cwnd（拥塞窗口）:通常初始化为MSS较小的值，慢启动阶段每过一个RTT就会翻一番
ssthresh（slow start threshold慢启动门限,ssthresh默认为65535个字节。）

其中慢启动思想主要是一种探测一下网路的拥塞程度，就是不要一开始就发送大量的数据，也就是说当拥塞窗口小于阈值时，有小到大逐渐增加（指数）拥塞窗口的大小。
直到cwind == ssthress开始执行拥塞避免算法，拥塞窗口cwnd按线性规律增长。
当cwnd指数增长）
当cwnd=ssthresh时，慢开始与拥塞避免算法任意。
当cwnd>ssthresh时，改用拥塞避免算法。(线性增长，每经过一个RTT，cwnd就增加一个的MSS，ssthresh也会跟着变)
何时结束线性增长？？
当出现超时或者收到3个相同的ACK即丢包事件出现就会结束，迁移到慢启动状态或者直接降低cwnd和慢启动阀值进入拥塞避免状态。
如何迁移：
1.超时重传时（Tahoc）：cwnd设置为1，慢启动阀值ssthresh=ssthresh/2
重新指数增长，线性增长。。
2：出现冗余ACK(Reno):认为当出现冗余ack而重传下一个报文段的时候严格上不算是拥塞导致的。所以不必要让cwnd重新从1开始，把cwnd和慢启动阀值都改为原来的一半+收到的冗余ACK数量；直接进入拥塞避免状态

直接进入拥塞避免

慢启动

在慢启动的过程中，随着「cwnd」的增加，可能会出现网络过载，其外在表现就是丢包，一旦出现此类问题，「cwnd」的大小会迅速衰减，以便网络能够缓过来。

拥塞避免

从慢启动的介绍中，我们能看到，发送方通过对「cwnd」大小的控制，能够避免网络过载，在此过程中，丢包与其说是一个网络问题，倒不如说是一种反馈机制，通过它我们可以感知到发生了网络拥塞，进而调整数据传输策略，实际上，这里还有一个慢启动阈值「ssthresh」的概念，如果「cwnd」小于「ssthresh」，那么表示在慢启动阶段；如果「cwnd」大于「ssthresh」，那么表示在拥塞避免阶段，此时「cwnd」不再像慢启动阶段那样呈指数级整整，而是趋向于线性增长，以期避免网络拥塞，此阶段有多种算法实现，通常保持缺省即可，这里就不一一说明了，有兴趣的读者可以自行查阅。

如何调节一个合理的cwnd参考

快重传

一般来说，TCP拥塞控制默认认为网络丢包是由于网络拥塞导致的，所以一般的TCP拥塞控制算法以丢包为网络进入拥塞状态的信号。对于丢包有两种判定方式，一种是超时重传RTO[Retransmission Timeout]超时，另一个是收到三个重复确认ACK。
 超时重传是TCP协议保证数据可靠性的一个重要机制，其原理是在发送一个数据以后就开启一个计时器，在一定时间内如果没有得到发送数据报的ACK报文，那么就重新发送数据，直到发送成功为止。 但是如果发送端接收到3个以上的重复ACK，TCP就意识到数据发生丢失，需要重传。这个机制不需要等到重传定时器超时，所以叫做快速重传，而快速重传后没有使用慢启动算法，而是拥塞避免算法，所以这又叫做快速恢复算法。
 ## 快恢复
三个ACK收到之后，会进行快重传，快重传之后会进行快恢复

参考