六张图带你深刻理解TCP的拥塞避免控制，建议收藏本文

TCP进行拥塞控制的算法有四种：

1. 慢开始
2. 拥塞避免
3. 快重传
4. 快恢复

首先我们需要知道一个概念就是拥塞窗口cwnd和慢开始门限ssthresh和传输轮次。

1. 拥塞窗口即为发送方的发送窗口，每次可以发送的数据量大小。拥塞窗口大小主要取决于网络的拥塞程度。最开始为1.
2. 慢开始门限主要作用是起一个界定作用，当拥塞窗口大于慢开始门限后，就需要停止慢开始算法，大部分都设置为16，具体原因不详。
3. 传输轮次就是一个往返时间RTT（非恒定）。比如如果拥塞窗口是4，那么RTT就是发送4个报文段，并收到这四个报文段总共的时间。RTT也可以理解为一次发送接收总共时间。

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一，慢开始

慢开始：

       最开始发送数据时，由于不清楚网络的负载情况，所以如果立即把大量数据自己注入网络，那么就可能引发网络拥塞。
       因此需要慢慢注入，即由小到大逐渐增大发送窗口
       经过一个RTT时间，拥塞窗口翻一倍

       但是这个慢并不是指由小到大的速率慢，而是指最开始为1，然后再逐渐增加。

如下图：

最开始的这一段即为慢开始，等到增加到16时，碰到了慢开始门限。然后就用到了拥塞避免算法

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因为慢开始的增长速率是指数级增长，速度很快，所以需要用慢开始门限加以限制。慢开始门限的用法：

• 当拥塞窗口 < 慢开始门限时，使用上述的慢开始算法
• 当拥塞窗口 > 慢开始门限时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法
• 当拥塞窗口 = 慢开始门限时，即可以使用慢开始算法也可以使用拥塞避免算法

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二，拥塞避免算法

拥塞避免算法：

这个地方是让拥塞窗口缓慢增加，没经过一个往返时间RTT，就把拥塞窗口加1，而不是成倍增加。

因此在拥塞避免阶段就有“加法增大”的特点，拥塞窗口按线性规律缓慢增长。

如下图：

红色这一部分就是拥塞避免算法，每次拥塞窗口仅仅增加一个大小，当增加到一定大小时，就碰到了网络超时，即出现网络拥塞。

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三，出现阻塞后调整

当出现阻塞之后，会调整慢开始门限ssthresh以及拥塞窗口的值：

新的慢开始门限的值：ssthresh=cwnd/2。
        如上图所示，此时cwnd已经增长到了24大小，所以此时ssthresh=24/2=12。

拥塞窗口则再次变为1..

调整后的运行过程如下图所示：

如上图所示，当在24出现阻塞后，将cwnd变为了1，将ssthresh变为了12

然后在12之前依旧是进行慢开始算法，在12之后进行拥塞避免算法，直到16发生了3个ACK情况（这个后面讲）又一次出现了网络阻塞。

上面三步就展示了普通情况下传输的方法以及调整

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四，快重传+快恢复

从上面可知，在16的时候又一次出现了拥塞，而这次拥塞出现的原因就是这3个ACK。这个也就是快重传。

快重传：

当发生包文丢失时，为了让发送方尽早知道发生了个别报文段的丢失，因此立即发送确认，怎样让发送方知道是哪个报文段丢失的方法就是连读发送三个确认。

如下图所示：

当丢失某个数据包时，连续发送三个确认，则发送方就知道某个包丢失了，然后立即启动快重传。

快恢复：

发送方知道现在只是丢失了个别的报文段。于是不执行慢开始，而是执行快恢复算法。

新的慢开始门限的值：ssthresh=cwnd/2。
        如上图所示，此时新的cwnd已经增长到了16大小，所以此时ssthresh=16/2=8。

拥塞窗口不是变为1，而是和门限值一样，此时cwnd=ssthresh=8，然后开始执行拥塞避免算法

如下图所示：

如上图是怎样判断出现了丢包现象，以及出现丢包情况下进行快恢复的流程。

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在拥塞避免阶段，拥塞窗口时按照线性规律增大的，这通常称为"加法增大"

而一旦出现超时或者3个重复的确认，就要把门限变为当前的一半，这个称为”乘法减小“

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最后一张流程图表示TCP的拥塞控制流程图

只要上面几张图都能够理解，大概就知道了拥塞避免控制的方法。