[计算机网络] TCP的拥塞控制

引言

　　计算机网络中的带宽、交换结点中的缓存和处理机等，都是网络的资源。在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就会变坏。这种情况就叫做拥塞。
　　拥塞控制就是防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制是一个全局性的过程，和流量控制不同，流量控制指点对点通信量的控制。

TCP拥塞控制算法

　　该算法包括三个主要部分：（1）加性增、乘性减 （2）慢启动 （3）对超时事件做出反应

1.加性增、乘性减

加性增: 如没有检测到丢包事件，每个RTT时间拥塞窗口值增加一个MSS (最大报文段长度)。
乘性减: 丢包事件后，拥塞窗口值减半。

　　CongWin值重复地经历一种升降循环，即重复的线性增长，然后又突然降至当前值懂得一半（当丢包事件发生时），这种循环，使得长寿命TCP连接的CongWin变化呈锯齿形状，如下图所示：

2.慢启动

　　在连接开始时, 拥塞窗口值 = 1 MSS（例如: MSS= 500 bytes & RTT = 200 msec，则初始化速率 = 20 kbps）。但可获得带宽可能 >> MSS/RTT，为了尽快达到期待的速率，我们可以在连接开始的时候，以指数级的速率增加，直到第一个丢失事件发生。

　　上图所示，当连接开始的时候，速率呈指数式上升，直到第1次报文丢失事件发生为止:（1）每经过一个RTT，倍增拥塞窗口值；（2）每收到ACK，增加拥塞窗口。
　　总结: 初始速率很低，但以指数级的速率增加

3.对超时事件作出反应

　　在上述对拥塞窗口的描述中，我们只是说在连接开始的时候，以指数级的速率增加，直到第一个丢失事件发生。但实际中TCP对因超时而检测到的丢包事件作出的反应与对因收到3个冗余ACK而检测到的丢包事件做出的反应是不同的。

　　·收到3个冗余ACK后：CongWin减半、窗口再线性增加。
　　·检测超时事件后：CongWin值设置为1MSS、窗口再指数增长、到达一个阈值(Threshold，初始化时被设置为一个很大的值，以使它没有初始效应。每发生一个丢包事件，Threshold就会被设置为当前CongWin值的一半)后，再线性增长。

　　原因：3个冗余ACK指示网络还具有某些传送报文段的能力；3个冗余ACK以前的超时,则更为 “严重”。

小结：

·当CongWin < Threshold时，发送者处于慢启动阶段, CongWin指数增长。

·当CongWin > Threshold时，发送者处于拥塞避免阶段, CongWin线性增长。

·当出现3个冗余确认时, 阈值Threshold设置为CongWin/2，且CongWin设置为Threshold。

·当超时发生时，阈值Threshold设置为CongWin/2，并且CongWin设置为1 MSS.