【传输层】传输控制协议TCP概述 之二

一，TCP的流量控制

1）利用滑动窗口实现流量控制：让发送方的速度不要太快，接收方来得及接收

TCP窗口单位为字节，不是报文段。

2）MSS: Maximum Segment Size 最大分段大小最大传输大小是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段。
　　 为了达到最佳的传输效能，TCP协议在建立连接的时候通常要协商双方的MSS值，这个值TCP协议在实现的时候往往用MTU值代替（需要减去IP数据包包头的大小20Bytes和TCP数据段的包头20Bytes）所以一般MSS值1460

　　 通讯双方会根据双方提供的MSS值得最小值确定为这次连接的最大MSS值。

　　 注：最大报文段长度MSS这个名词很容易引起误解。MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度。数据字段加上TCP首部才等于整个的TCP报文段。所以MSS并不是TCP报文段的最大长度，而是：MSS=TCP报文段长度-TCP首部长度

3）糊涂窗口综合症

当发送端应用进程产生数据很慢、或接收端应用进程处理接收缓冲区数据很慢，或二者兼而有之；就会使应用进程间传送的报文段很小，特别是有效载荷很小。 极端情况下，有效载荷可能只有1个字节；而传输开销有40字节(20字节的IP头+20字节的TCP头) 这种现象就叫糊涂窗口综合症

比如：TCP 接收端缓存空间已经满，交互式应用程序一次只能从接收空间读取一个字节，然后向发送端发送确认，把窗口设置为1字节。发送端发送41字节传输开销有40字节(20字节的IP头+20字节的TCP头)。

问题解决：让接收端等待一段时间，使得有足够的空闲空间可以容纳一个最长报文段或拥有一半的空闲。

发送方：要积累一定数据段后才发送。

二，TCP 的拥塞控制

拥塞控制是一个全局性过程，防止过多的数据注入到网络中，使网络路由器或链路不至于过载。

流量控制是一个端到端过程，控制发送端，不要发送过快，让接收端来得及处理。

开环控制：设计网络时，事先将有关发生拥塞的因素都考虑清楚。

闭环控制：基于反馈环路的概念

拥塞控制方法：

1）慢开始和拥塞避免

发送方控制窗口的原则：只要网络没有出现拥塞，窗口就增大一些，以便把更多的分组发送出去。一旦出现拥塞，就把窗口减小，减少注入到网络中的分支数。

慢开始和拥塞避免算法必须被TCP发送端用来控制正在向网络输送的数据量。为了实现这些算法，必须向TCP每连接状态加入两个参量。

拥塞窗口（cwnd）是对发送端收到确认（ACK）之前能向网络传送的最大数据量的一个发送端限制，

接收端通知窗口（rwnd）是对未完成数据量的接收端限制。

Min(Cwnd，rwnd）决定了数据传送
　　 另一个状态参量，慢启动阀值（ssthresh），被用来确定是用慢启动还是用拥塞避免算法来控制数据传送
　　

cwnd<ssthresh 慢开始算法

cwnd>ssthresh拥塞避免算法

cwnd和ssthresh 既可以使用慢启动也可以使用拥塞避免
　　 慢开始：cwnd大小指数增加，即每经过一个传输轮次，拥塞窗口加倍。

　　 拥塞避免：cwnd以每个往返（RTT）1满尺寸数据段的速度递增，即每经过一个传输轮次，拥塞窗口增加 1 。（cwnd+=SMSS*SMSS/cwnd）

执行拥塞避免算法时候，网络出现拥塞（没有按时收到确认），讲慢开始门限（ssthresh）设置为出现拥塞时窗口大小的一半，然后讲cwnd重新设置为1,执行慢开始算法。

　2）快速重传/快速恢复
快重传：接收方收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认（让发送方及早知道有报文段没有到达接收端），而不要等到接收端发送数据时候捎带确认。

收到M1、M2又收到了M4，则M3丢失，如果接下来的几个报文段都不是M3，则发送M2 确认，如果是M5则再次发M2确认，当发送端收到3个重复确认就应该立即重传M3.

快恢复：当收到三个重复确认，执行乘法减小算法，把慢开始门限ssthresh减半。不执行慢开始算法。

此时执行拥塞避免算法，因为网络没有发生拥塞，如果拥塞就不会一连接受到三个报文。

三，随机早期检测RED

1）概述

路由器的分组丢弃策略对TCP拥塞控制影响很大。

如果发生了路由丢弃，说明出现了拥塞。路由丢弃的是IP分组，而一个IP分组有可能包含好几个TCP连接，所以导致许多TCP同时进入慢开始状态。全局同步

2）丢弃策略

最大门限THmax ，如果分组多余THmax则一定丢弃。

处于两门限之间的要以概率p丢弃个别分组，让拥塞控制只在个别TCP连接上进行，因而避免发生全局性拥塞控制。

最小门限THmin，小于THmin的分组不予丢弃

THmax = 2*THmin 是合适的