网络详解 - 传输层（3）网络拥塞控制

网络拥塞（congestion）是指在分组交换网络中传送分组的数目太多时，由于存储转发节点的资源有限而造成网络传输性能下降的情况。当网络发生拥塞时，一般会出现数据丢失，时延增加，吞吐量下降，严重时甚至会导致“拥塞崩溃”（congestion collapse）。通常情况下，当网络中负载过度增加致使网络性能下降时，就会发生网络拥塞。

另外一种说法，在网络中，链路带宽、节点的缓存、处理设备都是资源，当对资源的需求大于提供，网络的性能就会下降，就会出现网络拥塞。网络拥塞是全局的一个状态，不能仅仅改变一个部分的性能来改善，比如拥有了一台无限缓存的路由器，当分组的输入大于处理设备的能力时候，分组就会逐步在缓存堆积，以至于当缓存中的分组还未发送时，发送端迟迟收到不到应答，超时后重发了分组，更加加剧网络的拥塞。或者提高处理设备的能力，但是这样就将瓶颈丢到了别的地方，只有当全局的设备趋于平衡的时候，整个网络才能才能够顺畅运行。

拥塞控制和流量控制也是有一定的差别的，拥塞控制就是防止过多的数据涌入网络，导致网络处理不过来，是全局的，涉及所有的主机路由器。当TCP连接迟迟收不到应答就可以认定为网络发生了拥塞。只是无法确定在何处发送。
而流量控制就是防止数据输出过快导致对方来不急处理，是端对端的控制，只要抑制发送端的发送速率即可。

拥塞控制和流量控制经常会被人们给混淆，主要是一些拥塞控制算法同样会将控制信息发送给发送端来，这点和流量控制一致。当然如果网络发生拥塞，拥塞控制算法还要发送控制信息，这些信息同样会加剧网络拥塞。

拥塞控制

TCP 拥塞控制常用的下列四种算法，慢开始 拥塞避免 快重传 快恢复。为了介绍这几种算法，假设下列2情况。
1.接受方只是对数据报做出应答，不进行传输数据。
2.接受方的滑动窗口数无限大的。因为实际的窗口上限 = Min（接受方的滑动窗口数，发送方的拥塞窗口数），这样的发送窗口数就大小就有拥塞窗口数来决定。

接下来讨论是基于拥塞窗口数 cwnd（congestion windos），实际上拥塞窗口的单位是字节，在这里我们为了减少复杂度，理解算法的核心内容，讨论中的拥塞窗口数就用 SMSS（Sender Max） 作为单位

这个拥塞控制算法的核心思想就是：刚刚建立连接的时候，假设网络是拥塞的，先向网络传输一点数据。等到确认数据接收完毕后，就继续加大数据向网络里面塞。当窗口是超过阈值的时候，系统认为网络可能要发生拥塞，就减少了窗口数增大的速率。当系统通过某一种方式得知了网络发生了拥塞，就减少数据发送效