tcp的重传与超时

TCP协议是一种面向连接的可靠的传输层协议，它保证了数据的可靠传输，对于一些出错，超时丢包等问题TCP设计的超时与重传机制。

其基本原理：在发送一个数据之后，就开启一个定时器，若是在这个时间内没有收到发送数据的ACK确认报文，则对该报文进行重传，在达到一定次数还没有成功时放弃并发送一个复位信号。 
　　这里比较重要的是重传超时时间，怎样设置这个定时器的时间（RTO），从而保证对网络资源最小的浪费。

因为若RTO太小，可能有些报文只是遇到拥堵或网络不好延迟较大而已，这样就会造成不必要的重传。太大的话，使发送端需要等待过长的时间才能发现数据丢失，影响网络传输效率。 
　　由于不同的网络情况不一样，不可能设置一样的RTO，实际中RTO是根据网络中的RTT（传输往返时间）来自适应调整的。具体关系参考相关算法。

TCP慢启动

　　慢启动是TCP的一个拥塞控制机制，慢启动算法的基本思想是当TCP开始在一个网络中传输数据或发现数据丢失并开始重发时，

首先慢慢的对网路实际容量进行试探，避免由于发送了过量的数据而导致阻塞。 
　　慢启动为发送方的TCP增加了另一个窗口：拥塞窗口(congestion window)，记为cwnd。当与另一个网络的主机建立TCP连接时，拥塞窗口被初始化为 1个报文段（即另一端通告的报文段大小）。每收到一个ACK，拥塞窗口就增加一个报文段（cwnd以字节为单位，但是慢启动以报文段大小为单位进行增加）。发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限。拥塞窗口是发送方使用的流量控制，而通告窗口则是接收方使用的流量控制。这是一种指数增加的关系。

拥塞避免算法

　　网络中拥塞的发生会导致数据分组丢失，需要尽量避免。在实际中，拥塞算法与慢启动通常在一起实现，其基本过程： 
　　 1. 对一个给定的连接，初始化cwnd为1个报文段，ssthresh为65535个字节。 
　　 2. TCP输出例程的输出不能超过cwnd和接收方通告窗口的大小。拥塞避免是发送方使用 的流量控制，而通告窗口则是接收方进行的流量控制。前者是发送方感受到的网络拥塞的估 计，而后者则与接收方在该连接上的可用缓存大小有关。 
　　 3. 当拥塞发生时（超时或收到重复确认），ssthresh被设置为当前窗口大小的一半（cwnd 和接收方通告窗口大小的最小值，但最少为2个报文段）。此外，如果是超时引起了拥塞，则 cwnd被设置为1个报文段（这就是慢启动）。 
　　 4. 当新的数据被对方确认时，就增加cwnd，但增加的方法依赖于是否正在进行慢启动或拥塞避免。如果cwnd小于或等于ssthresh，则正 在进行慢启动，否则正在进行拥塞避免。慢启动一直持续到回到当拥塞发生时所处位置的半时候才停止（因为记录了在步骤2 中制造麻烦的窗口大小的一半），然后转为执行拥塞避免。

细致区分慢启动与拥塞避免算法：

拥塞策略一般基于三个阶段：慢开始+拥塞避免+拥塞检测

慢开始：指数增大
即拥塞窗口从1个最大报文段长度开始，每当有1个报文段被确认，拥塞窗口就增大1个MSS。慢开始不能无限增加下去，因此需要设定一个门限，称之为ssthresh（慢开始门限）

拥塞避免：加法增大
当拥塞窗口增加到门限值，为了在拥塞发生之前避免它，以加法的形式增加拥塞窗口的大小，每当一整个“窗口”（1个RTT）中的报文段都被确认后，拥塞窗口大小才增加1。

拥塞检测：乘法减小
若拥塞发生了，拥塞窗口必须减小。让发送方能够猜测到拥塞已经发生的唯一现象就是它需要重传一个报文段，也就是说，出现该现在就表示路由器或者方法可能已变得超载或者拥塞了。
重传可以发生在以下2种情况：
一.RTO计时器超时，那么出现拥塞的可能性就很大。需要进行如下操作：
1.把门限值设置为当前窗口大小的一半
2.把拥塞窗口大小重新设置为1个报文段
3.再次从慢开始阶段开始

二.收到3个重复的ACK，那么出现拥塞的可能性比较小，因此需要进行“快重传”和“快恢复”
1.把门限值设置为当前窗口大小的一半
2.拥塞窗口设置为门限值（某些实现会在门限值上加上3个报文段）
3.启动拥塞避免阶段