【计算机网络入门】TCP拥塞控制

目录

1. TCP拥塞控制和TCP流量控制的区别

2. 检测到拥塞该怎么办

2.1 如何判断网络拥塞？

3. 慢开始算法 + 拥塞避免算法

4.快重传事件->快恢复算法

5. 总结

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1. TCP拥塞控制和TCP流量控制的区别

TCP流量控制是控制端对端的数据发送量。是局部的概念。

TCP拥塞控制是控制整个网络中每台主机的数据发送量。是整体的概念。

2. 检测到拥塞该怎么办

接收窗口代表数据的接收方接收数据的能力；拥塞窗口代表当前网络传输数据的能力。

如果发送了网络拥塞，应该减小拥塞窗口，也就间接减小了发送窗口。每一台主机就会减少数据的发送量，网络拥塞的情况就会有所缓解。 

2.1 如何判断网络拥塞？

①每个报文段发送以后都能得到ACK确认，不拥塞。

②发出的报文段未能按时收到ACK从而超时重传，严重拥塞。

③收到冗余的ACK，引发快重传，有点拥塞。

（假设接收窗口足够大）

3. 慢开始算法 + 拥塞避免算法

严重拥塞的时候，迅速降低拥塞窗口  + 网络不拥塞的时候，调大拥塞窗口。

解释：

        刚开始发送数据的时候设置拥塞窗口为1，拥塞阈值为16；此时发送一个报文段立即接受ACK，每收到一个ACK就让拥塞窗口的值+1，所以第二次发送两个报文段收到两个ACK那么拥塞窗口的值+2，以此类推，每次拥塞窗口的值会翻倍；知道阈值窗口达到设定的拥塞阈值16。

        达到拥塞阈值之后，在一个RTT内无论有多少个ACK一律全部把拥塞窗口的值+1。当返回16个ACK的时候，拥塞窗口的值+1。

        假如拥塞窗口到了24的时候出现了超时重传，此时网络处于严重拥塞，我们这个时候立即启用慢开始算法，把拥塞窗口降低到1，此时拥塞阈值的值会变成超时重传之前的拥塞窗口的一半也就是12；后面就继续翻倍，当拥塞窗口为8的时候，发送了8个报文段应该收到8个ACK，但是不能超过新的拥塞阈值12，所以只能加4到达阈值，到达阈值之后算法从慢开始变成了拥塞避免算法，后续不论收到多少ACK每次拥塞窗口只加1

4.快重传事件->快恢复算法

有点拥塞的时候，适当减少拥塞窗口。

我们查看上图，在RTT=12的时候此时发生了超时重传，说明网络拥塞特别严重，需要立即启用慢开始算法，把拥塞窗口的值变为1，拥塞阈值变成之前拥塞窗口的一半。但是如果只是收到了冗余ACK发生了快重传，说明网络此时稍微有点拥塞，采用快恢复算法，把当前拥塞窗口变为原来的一半即可；拥塞阈值也变成拥塞窗口的一半，这样一来拥塞窗口和拥塞阈值是相等的，就可以使用拥塞避免算法：即无论收到多少个ACK，拥塞窗口只+1。

5. 总结

        一开始我们使用慢开始算法，使得拥塞窗口成倍数增加，当达到拥塞窗口=拥塞阈值的时候，我们需要切换算法为拥塞避免算法。我们需要进行分辨接下来的事件：

事件1：发生超时重传，说明网络非常拥塞，直接启用慢开始算法，把拥塞窗口重新变为1，拥塞阈值变为原来拥塞窗口的一半。

事件2：发生快重传事件，也就是收到多个重复ack，立即重传；说明网络有点拥塞，此时把拥塞窗口调整为原来的一半，拥塞阈值调整到原来拥塞窗口的一半，这样一来拥塞阈值和拥塞窗口相等，就可以开始拥塞避免算法了。