TCP流量控制与拥塞控制

　　为了更好地对传输层进行拥塞控制，因特网建议标准定义了以下四种算法：慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复。

1 接收窗口rwnd与拥塞窗口cwnd

　　发送方在确定发送报文段的速率时，既要根据接收方的接收能力，又要从全局考虑不要使网络发生拥塞。因为，TCP协议要求发送方维护以下两个窗口：

　　（1）接收窗口rwnd：接收方向发送方告知的当前还能接收的数据容量，一般所说的窗口大小即rwnd；

　　（2）拥塞窗口cwnd：发送方根据自己估算的网络拥塞程序而设置的窗口值，反映了网络的当前容量。

　　发送窗口的上限应当取接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd中较小的一个。

2 慢启动与拥塞避免

　　（1）慢启动

　　做法：TCP连接刚建立，开始发送TCP报文段时，先令拥塞窗口cwnd=1，即一个最大报文段长度MSS。而在每收到一个对新的报文段的确认后，将cwnd加1，即增大一个MSS。

　　使用慢启动算法后，每经过一个RTT，拥塞窗口cwnd就会加倍，即cwnd的大小呈指数形式增长。这样慢启动算法一直把拥塞窗口cwnd增大到一个规定的慢启动门限ssthresh（阈值），然后改用拥塞避免算法。

　　（2）拥塞避免

　　做法：发送端的拥塞窗口cwnd每经过一个RTT就会增加一个MSS的大小，而不是加倍，使cwnd按线性规律缓慢增长，而当出现一次超时（网络拥塞）时，则令慢启动门限ssthresh等于当前cwnd的一半（但不能小于2），且此时拥塞窗口cwnd又变为1。

　　可归纳如下：

　　（1）当cwnd<ssthresh时，使用慢启动算法；

　　（2）当cwnd>ssthresh时，停止使用慢启动算法而改用拥塞避免算法。

　　（3）当cwnd=ssthresh时，既可以使用慢启动算法，也可使用拥塞避免算法（通常做法）。

3 快重传与快恢复

　　快重传和快恢复算法是对慢启动和拥塞避免算法的改进。

　　（1）快重传

　　有两种事件会导致TCP对报文段进行重传：超时和冗余ACK。

　　超时即超过了规定的时间没有收到接收端对于某报文段的ACK。

　　快重传技术使用冗余ACK方法来实现对未收到的报文段的快速重传：当发送方连续收到三个重复的ACK报文时，表示该ACK对应的下一个报文段丢失，则不必等待那个报文段设置的重传计时器，直接重传该报文段。

　　（2）快恢复

　　原理：当发送端连接收到连续三个冗余ACK（即发生超时）时，就将慢启动门限ssthresh设置为出现拥塞时发送方cwnd的一半，与慢启动不同之处是它把cwnd的值设置为慢启动门限ssthresh改变后的数值，而不是1，然后开始执行拥塞避免算法。

　　由于跳过了cwnd从1起始的慢启动过程，所以被称为快恢复。