TCP流量控制和拥塞控制

一、TCP流量控制

1.为什么需要流量控制？什么是流量控制？

答：
发送方给接收方发送数据时，需要考虑接收方接收数据的处理能力，不能无脑发送，否则会因为对方无法及时处理数据而触发重传机制，从而造成网络流量的浪费。

流量控制：让发送⽅根据接收⽅的实际接收能⼒，控制发送的数据量。

2. 如何进行流量控制？

答：
发送方有一个发送窗口，控制每次发送的最大数据量。接收方有一个接收窗口，表示此时接收方最大的数据接收处理能力。
流量控制，就是接收方每次告诉发送方当前的窗口大小，从而进行数据发送控制。

3.流量控制过程中两个问题？

答：
窗口关闭：发送方窗口大小为0，发送方不再发送数据。
窗口关闭产生的死锁问题：当接收方处理完数据，接收窗口变大时，会发送ACK报文给发送方。如果这个ACK报文丢失，那么发送方因
为收不到非0窗口通知而一直等待，接收方也会一直等待发送方数据，造成死锁问题。
解决死锁：发送方收到接收方的0窗口通知时，就启动持续计时器。如果计时器超时，发送方会主动发送窗口探测报文，接收方收到这个
探测报文后，就会给出自己的接收窗口大小。

糊涂窗口综合症：接收方的接收窗口不断变小，使得发送方每次能发送的数据也越来越小。而由于TCP+IP头就有40个字节，导致每次传
输的有效数据很少。
解决糊涂窗口综合症：让接收方不再通告小窗口给发送方，或者发送方避免发送小数据。

二、TCP拥塞控制

1. 为什么需要拥塞控制？什么是拥塞控制？如何判断网络拥塞？

答：
流量控制避免了发送方的数据填满接收方的缓存。

但是实际传输时，可能由于网络过于拥堵，而导致发送方迟迟收不到接收方的确认应答号，从而发送方触发重传机制，重复发送先前的数据包，那么会导致网络更加拥堵。因此，TCP需要检测当前时刻的网络状态，来调整数据发送量。这就是为什么需要TCP拥塞控制的原因。

拥塞控制：避免发送方的数据填满整个网络。

拥塞窗口cwnd：控制发送方的发送数据量，根据网络拥堵程度动态变化。网络好，cwnd大，网络差，cwnd小。
发送窗口值swnd = min(cwnd,rwnd)，rwnd是接收窗口的值。

拥塞判断：当发送方没有在规定时间内收到ACK应答报文，发送重传机制，就认为网络出现拥塞。

2. 如何避免网络拥塞？

答：
第一阶段：刚开始发送数据时，需要慢慢提高数据发送量。具体是慢启动技术，每当发送方收到一个ACK应答报文，拥塞窗口cwnd就加
1。

第二阶段：通过第一阶段，慢启动使得拥塞窗口值cwnd超过阈值ssthresh，这时使用拥塞避免算法，每收到一个ACK报文，cwnd的值增
加1/cwnd。

第三阶段：通过第二阶段，cwnd的值会一直增大，到一定程度肯定会发生网络拥堵，发生拥堵就会进行数据包重传，分为超时重传和快速重
传。在两种重传机制中，会通过降低cwnd的值来消除拥塞。
超时重传：一旦发生超时重传，阈值设置为cwnd/2，cwnd变为1。一下子回到第一阶段，重新进入慢启动过程。
快速重传：当接收方发现丢了一个数据包，发送三次前一个包的ACK，于是发送方就会快速重传，而不必超时重传。
此时先将cwnd变为原来一半，阈值ssthresh设置为cwnd，回到第二阶段。然后，进入快速恢复算法。

快速恢复算法如下：

		1. 拥塞窗⼝ cwnd = ssthresh + 3 （ 3 的意思是确认有 3 个数据包被收到了）；
		2. 重传丢失的数据包；
		3. 如果再收到重复的 ACK，那么 cwnd 增加 1； 如果收到新数据的 ACK 后，把 cwnd 设置为第二阶段中的 ssthresh 的值。
		
		（原因是该 ACK 确认了新的数据，说明从 duplicated ACK 时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进⼊拥塞避免状态）