TCP网络知识要点总结

TCP协议是我们学习工程实践的宝库，其中蕴含了很多重要的模型。有几个比较重要的机制可以研究：连接管理、可靠传输、流量控制和拥塞控制。在实现自己的功能模块的时候，可以借鉴其中的思想。

连接管理：

 

可靠传输采用自适应的超时计算方法。

流量控制使用一种基于滑动窗口协议的流量控制机制。包括接受窗口（rwnd）和发送窗口（也称为拥塞窗口：cwnd）：rwnd限制发送方向网络注入报文的速率，cwnd根据对当前网络拥塞程度的估计而确定的窗口值。发送方的发送窗口实际大小是取rwnd和cwnd中最小值。

拥塞控制的四种算法：慢开始、拥塞避免、快重传、和快恢复。

慢开始算法要点：

1.      TCP连接建立好，开始发送TCP报文段时，拥塞窗口cwnd=1；

2.      使用慢开始算法，每经过一个传输轮次，拥塞窗口cwnd就加倍，即cwnd大小就呈指数形式增长；

3.      当拥塞窗口cwnd增大到一个规定的慢开始门限（阈值），然后执行拥塞避免算法；

拥塞避免算法要点：

1.      加法增大：拥塞窗口每经过一个RTT（往返时间）就增大一个MSS，而不再是加倍；

2.      乘法减小：当出现一次超时（网络拥塞）时，将慢开始门限改为当先拥塞窗口cwnd的一半，拥塞窗口重新设置为1，执行慢开始算法；

根据cwnd的大小执行不同的算法，归结如下：

1.      当cwnd<ssthresh时，使用慢开始算法；

2.      当cwnd>ssthresh时，停止使用慢开始算法，而改为拥塞避免算法；

3.      当cwnd=ssthresh时，既可以使用慢开始算法，也可以使用拥塞避免算法；

经典的满开始和拥塞避免算法如下图所示：

快重传算法要点：

1.      冗余ACK检测丢包的发生（丢包意味着网络发生了拥塞）；

2.      当发送方连续收到三个重复的ACK报文时，直接重传对方尚未收到的报文段，而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时；

3.      理解本算法需要明确可靠传输的机制；

快恢复算法要点：

1.      当发送方连续收到三个重复的ACK报文时，执行乘法减小，把慢开始门限ssthresh减半；

2.      拥塞窗口设置为慢开始门限ssthresh减半后的数值（与慢开始算法不同，慢开始算法将拥塞窗口设置为1）；

3.      然后执行加法增大，使拥塞窗口缓慢地线性增大；

4.      由于跳过了拥塞窗口cwnd从1起始的慢开始过程，所以称为快恢复；