TCP拥塞控制

过程：

1. 慢启动（Slow Start）

• 目的： 在连接建立初期，探测网络的可用带宽，并逐渐增加发送速率，避免一开始就发送大量数据导致网络拥塞。
• 工作方式：
  • 连接建立后，发送方将拥塞窗口（cwnd，Congestion Window）初始化为 1 个最大报文段大小（MSS，Maximum Segment Size）。
  • 每收到一个 ACK 确认报文，cwnd 就增加 1 个 MSS。也就是说，每经过一个往返时间（RTT，Round-Trip Time），cwnd 就翻倍。
  • 当 cwnd 达到慢启动门限（ssthresh，Slow Start Threshold）时，慢启动阶段结束，进入拥塞避免阶段。
• 图示： 类似于指数增长。

2. 拥塞避免（Congestion Avoidance）

• 目的： 在网络拥塞发生前，减缓发送速率的增长速度，避免拥塞的发生。
• 工作方式：
  • 当 cwnd 达到 ssthresh 时，进入拥塞避免阶段。
  • 每收到一个 ACK 确认报文，cwnd 只增加 1/cwnd 个 MSS。也就是说，每经过一个 RTT，cwnd 只增加 1 个 MSS。
• 图示： 类似于线性增长。

拥塞地点（发生拥塞的判断）

TCP 通过以下两种方式判断网络是否发生了拥塞：

• 超时重传： 如果发送方在一定时间内没有收到某个报文段的 ACK 确认报文，就认为该报文段丢失，需要进行重传。超时通常被认为是网络拥塞的信号。
• 收到重复的 ACK： 如果发送方连续收到三个或三个以上重复的 ACK 确认报文，就认为网络中可能发生了丢包，也认为是网络拥塞的信号。

3. 快速重传（Fast Retransmit）

• 目的： 尽早发现并重传丢失的报文段，避免不必要的等待超时。
• 工作方式：
  • 当发送方连续收到三个或三个以上重复的 ACK 确认报文时，立即重传丢失的报文段，而不需要等待超时定时器超时。
• 意义： 提高了 TCP 的传输效率。

4. 快速恢复（Fast Recovery）

• 目的： 在快速重传后，避免直接进入慢启动阶段，而是直接进入拥塞避免阶段，更快地恢复传输速率。
• 工作方式：
  • 当发送方收到三个重复的 ACK 时：
    • 将 ssthresh 设置为当前 cwnd 的一半。
    • 将 cwnd 设置为 ssthresh + 3 * MSS。
    • 重传丢失的报文段。
    • 进入拥塞避免阶段。
  • 之后，每收到一个重复的 ACK，cwnd 就增加 1 个 MSS。
  • 当收到新的 ACK 确认报文（确认了之前重传的报文段）时，将 cwnd 设置为 ssthresh，并进入拥塞避免阶段。

慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复的配合使用

这四个算法通常配合使用，形成完整的 TCP 拥塞控制机制：

1. 连接建立初期，使用慢启动探测可用带宽。
2. 当 cwnd 达到 ssthresh 时，进入拥塞避免，减缓增长速度。
3. 当发生超时或收到重复的 ACK 时，认为发生拥塞。
4. 如果收到重复的 ACK，则使用快速重传和快速恢复。
5. 如果发生超时，则将 ssthresh 设置为 cwnd 的一半，cwnd 设置为 1，然后重新进入慢启动。