TCP/IP 协议流量控制和拥塞控制

一、流量控制

• 流量控制是端到端的控制，例如A通过网络给B发数据，A发送的太快导致B没法接收(B缓冲窗口过小或者处理过慢)，这时候的控制就是流量控制，原理是通过滑动窗口的大小改变来实现。

二、拥塞控制

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• 拥塞控制是A与B之间的网络发生堵塞导致传输过慢或者丢包，来不及传输。防止过多的数据注入到网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不至于过载。拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、路由器，以及与降低网络性能有关的所有因素。

2.1 网络拥塞原因

• 对资源的需求大于可用的资源。若网络中许多资源同时供应不足，网络的性能就要明显变坏，整个网络的吞吐量随之负荷的增大而下降。因而产生拥塞

2.2 网络拥塞的标志

1.重传计时器超时（进入慢开始算法）
2.接收到三个重复确认（进入快速恢复算法）

2.3 拥塞控制的方式

2.3.1 慢开始

• 发送方的拥塞窗口（cwnd）初始值设置为1个最大报文段(MSS)大小。之后每经过一个RTT，拥塞窗口 （cwnd） 大小就乘以2。直到拥塞窗口（cwnd）> 慢开始门限（ssthresh），开始进入拥塞避免。慢开始门限（ssthresh）是为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞而设置的一个值。

2.3.2 拥塞避免

• 拥塞窗口（cwnd）每经过一个RTT，增加1。如果发送方设置的超时计时器时限已到但还没有收到确认，则触发超时重传，此时ssthresh = cwnd / 2 ，cwnd = 1 ，重新进入慢开始算法

2.3.3 快速重传

• 连续收到3次重复确认的报文，则立刻重传，不等设置的重传计时器超时。此时进入快速恢复算法，而不是进入慢启动算法。

2.3.4 快速恢复

• 与快速重传配合使用，当快速重传触发后，将ssthresh = cwnd / 2 ，cwnd = ssthresh + 3（收到3次重复确认，说明发送端已经发送了3个报文，3个报文不再占用网络资源，因此拥塞窗口可以多设置3个），然后进入拥塞避免算法。

发送窗口的大小确认定

• 接收方根据自己的接收能力设定了接收窗口rwnd，并把这个窗口值写入TCP首部中的窗口字段，传送给发送方。因此，接收窗口又称为通知窗口。从接收方对发送方的流量控制的角度考虑，发送方的发送窗口一定不能超过对方给出的接收窗口rwnd 。
• 发送方窗口的上限值 = Min [ rwnd, cwnd ]
• 当rwnd < cwnd 时，是接收方的接收能力限制发送方窗口的最大值。
• 当cwnd < rwnd 时，则是网络的拥塞限制发送方窗口的最大值。