TCP的拥塞控制

RTT和RTO

 RTT：Round Trip Time，发送一个数据包到收到对应的ACK，所花费的时间，即一个连接的往返时间。
 RTO：Retransmission Time Out，重传时间间隔，这个值的设置很重要，如果设置过短，则会造成重传频繁，加快网络阻塞；设置过长，则会导致性能下降（失序的报文段得不到确认，接收方无法提交给进程）。
 由于网络波动的不确定性，每个RTT都是动态变化的，所以RTO也应随着RTT动态变化。这两个值也可以反映当前网络的拥塞情况。

拥塞控制

 TCP保证可靠传输的机制是确认重传。也就是说，如果某一时刻网络延时突然急剧增加，导致大量超时和丢包，TCP只能通过重传来纠错，但是不合理的重传算法，会进一步增加网络负担。
 发送方维持一个动态变化的拥塞窗口（Congestion Window，cwnd）。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口，但是发送窗口不是一直等于拥塞窗口的，在网络情况好的时候，拥塞窗口不断的增加，发送方的窗口自然也随着增加，但是接受方的接受能力有限，在发送方的窗口达到某个大小时就不在发生变化了。
 TCP提供了四种拥塞控制的算法：

• 慢启动
• 拥塞避免
• 拥塞发生
• 快重传

慢启动

 发送方开始发送报文时，如果立即将大量的数据注入到网络中，可能会出现网络的拥塞。慢启动算法就是在主机刚开始发送数据报的时候先探测一下网络的状况，如果网络状况良好，发送方每发送一次文段都能正确的ACK报文段，那么就从小到大的增加拥塞窗口的大小，即增加发送窗口的大小。
 具体来说，初始时刻，cwnd设为1，即拥塞窗口（发送窗口）的大小为1，每收到一个ACK，就把cwnd的窗口大小乘2，但是不能让cnwd一直以指数增长，这样很容易造成拥塞，所以会设置一个慢启动阈值ssthresh（slow start threshold），一旦cwnd大于ssthresh，就进入拥塞避免阶段。
 注意，慢启动可能会影响TCP传输性能，特别是在传输大量小文件时，尽量放在一个连接中传输。

拥塞避免（加性增）

 当cwnd的值将超过ssthresh时（取cwnd = ssthresh），就进入拥塞避免阶段，拥塞避免采用加性增算法，即每收到一个对应的ACK，就将cwnd的大小加1。

拥塞发生（乘性减，快重传）

 在加性增阶段某一个时刻，在RTO内没有收到ACK，就认为网络上发生了拥塞。此时将ssthresh修改为发生拥塞时cwnd的一半（乘性减），cwnd修改为1，重新开始慢启动。
 慢启动、加性增、乘性减的示意图如下：

慢开始和拥塞避免.png

 这种情况是网络特别糟糕，反应比较激烈的情况。
 快速重传算法要求接收方收到数据时立即确认，不使用捎带确认。如果网络状态并没有特别糟糕，接收方收到三个失序报文段，连续发送三次重复的ACK，接收方就开始重传，而不用等到RTO超时。

快速恢复

 发送方接收到三个重复ACK之后，cwnd修改为收到三个重复ACK时cwnd的一半，且新ssthresh等于cwnd，直接进入拥塞避免阶段，不进入慢启动。
 快重传、快恢复的示意图如下：

快重传快恢复.png