TCP的拥塞控制

一、什么是拥塞控制？

过多的数据注入网络，网络中的路由器或链路会过载。就会出现拥塞！端点并不了解拥塞发生的细节，对通信连接的端点来说，拥塞往往表现为通信时延的增加！
拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机，所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。

二、拥塞控制的4种算法

一、慢开始

使用慢开始算法后，先令拥塞窗口cwnd=1，每经过一个传输轮次（即往返时延RTT），拥塞窗口cwnd就会加倍，即cwnd的大小指数式增长。这样，慢开始一直把拥塞窗口cwnd增大到一个规定的慢开始门限ssthresh，然后改用拥塞避免算法。

二、避免拥塞

发送端的拥塞窗口cwnd每经过一个往返时延RTT就增加1，而不是加倍，使cwnd按线性规律缓慢增长（即加法增大）
根据cwnd的大小执行不同的算法，可归纳如下：
·当cwnd<ssthresh时，使用慢开始算法。
·当cwnd>ssthresh时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。
·当cwnd=ssthresh时，既可使用慢开始算法，又可使用拥塞避免算法（通常做法）
网络拥塞的处理
网络出现拥塞时，无论是在慢开始阶段还是拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（未按时收到确认，重传计时器超时），就要把慢开始的门限ssthresh设置为出现拥塞时的发送方的cwnd值的一半（但不能小于2）.然后把拥塞窗口cwnd重新设置为1，执行慢开始算法。
为什么要这么操作呢？
这样做的目的是迅速减少主机发送到网络中的分组数，使得发生拥塞的路由器有足够时间把队列中积压的分组处理完。

1.初始时，拥塞窗口置为1，即cwnd=1，慢开始门限置为16，即ssthresh=16。
2.慢开始阶段，cwnd的初值为1，以后发送方每收到一个确认ACK，cwnd值加1，也即经过每个传输轮次（RTT），cwnd呈指数规律增长。当拥塞窗口cwnd增长到慢开始门限ssthresh时（即当cwnd=16时），就改用拥塞避免算法，cwnd按线性规律加性增长。
3.假定cwnd=24时网络发生拥塞，更新ssthresh的值为12（即变为超时时cwnd值24的一半），cwnd重置1，并执行慢开始算法，cwnd=12时，改为拥塞避免算法。

三.快重传

快重传和快恢复算法是对慢开始和拥塞避免算法的改进。
快重传：
快重传使用了冗余ACK来检测丢包的发生，当发送方连续收到3个重复的ACK报文时，直接重传对方尚未收到的报文段，而不必等待那个报文段设置的重传计时器超时

例如：
发送数据包M1~M5,丢失M3。接收方接连收到不连续的数据包M2,M4，就已经发现了丢失了M3，可采用快重传的方式。

四、快恢复

快恢复
发送端连续收到三个冗余ACK（即重复确认）时，执行“乘法减小”算法，把慢开始门限ssthresh设置为出现拥塞时发送方cwnd的一半。与慢开始（慢开始算法将拥塞窗口cwnd设置为1）不同之处是，他把cwnd的值设置为慢开始门限三试听和热水改变后的数值，然后开始执行拥塞避免算法（“加法增大”），使拥塞窗口缓慢的线性增大。