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文章编号：11477时间：2024-09-30人气：
为了防止发送数据过多导致网络拥塞，TCP设计了拥塞控制机制。 这个机制的核心是拥塞窗口cwnd，它根据网络状况动态调整发送数据量，通过算法来控制数据注入。 发送速率实际上受发送窗口（min(cwnd,接收窗口））限制。 TCP启动时采用慢启动策略，逐渐增加数据包发送，每收到一个ACK，cwnd就递增1，直到达到慢启动阈值ssthresh。 进入拥塞避免阶段后，cwnd的增长变为线性，直到网络拥堵，触发重传机制，进入“拥塞发生算法”。 当重传出现，TCP会区分超时重传和快速重传。 超时重传是基于时间的，当两次超时未收到ACK，cwnd会回到慢启动，ssthresh和cwnd值会调整。 快速重传则是数据驱动，三个相同ACK后立即重传，此时ssthresh和cwnd的处理有所不同。 快速恢复算法是优化后的拥塞发生后的处理，它首先减小cwnd来缓解拥塞，然后通过逐渐增加来发送丢失的数据，最终目标是恢复到正常传输。 不同版本的TCP如Reno有各自的优化，快速恢复失败则会回到慢启动。
TCP拥塞控制是传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写TCP）避免网络拥塞的算法，是互联网上主要的一个拥塞控制措施。 它使用一套基于线增积减模式的多样化网络拥塞控制方法（包括慢启动和拥塞窗口等模式）来控制拥塞。 在互联网上应用中有相当多的具体实现算法。 在TCP中，拥塞窗口（congestion window）是任何时刻内确定能被发送出去的字节数的控制因素之一，是阻止发送方至接收方之间的链路变得拥塞的手段。 他是由发送方维护，通过估计链路的拥塞程度计算出来的，与由接收方维护的接收窗口大小并不冲突。 1、慢开始算法：简单的说，开始传输时，传输的数据由小到大递增到一个值(即发送窗口由小到大(指数增长)逐渐增大到拥塞窗口的数值)。 2、拥塞避免算法：数据发送出去，并发到接收方发回来的确认收到，拥塞窗口每次值加1地线性增大。 3、快重传算法：数据传输时(数据被分成报文，每个报文都有个序号)，中间的一部分丢失接收方没收到，接收方连续接到后面的数据，则发回对丢失前的数据的重复确认，这样发送方就知道有部分数据丢失了，于是从丢失出重传数据。 4、快恢复算法：快恢复是与快重传配合的算法，在发生数据丢失时，发送方收到接收方发回的三个重复确认信息时，就把每次传输的数据量减为原来的一半，拥塞窗口也修改为这个值,然后又开始拥塞避免的算法。
TCP拥塞控制算法旨在确保网络数据传输的稳定性，防止因发送速率过快导致的拥塞。 其核心是通过维护发送方的拥塞窗口（cwnd）状态变量来控制数据传输速率。 慢开始策略初始时，cwnd设置为1，每次收到确认后，cwnd会成倍增加，直到达到某个门限ssthresh。 然而，一旦cwnd超过ssthresh，就进入拥塞避免阶段，此时cwnd的增长速度减缓，每一步仅增加1，以避免快速导致拥塞。 如果出现超时，ssthresh会被调整为当前cwnd的一半，并重新执行慢开始。 快重传机制在接收方连续收到三次相同的确认时启动，发送方快速重传丢失的报文段，而无需执行慢开始，仅将cwnd设置为门限的一半进行调整。 快恢复策略则是针对快重传的特殊情况，即使报文段丢失，发送方也不立即开始慢开始，而是将cwnd设置为门限的一半，然后逐步增加。 这种方式旨在减少拥塞发生的可能性。 总的来说，慢开始和拥塞避免是预防策略，而快重传与快恢复是应对策略。 它们通过动态调整cwnd，确保在数据传输过程中，即使遇到拥塞，也能快速恢复并维持网络的稳定性。
在TCP传输中，如果出现网络拥塞，通常会采取以下措施：确认拥塞、慢启动、拥塞避免、快速重传、流量控制。
1、确认拥塞
当网络出现拥塞时，路由器或交换机等网络设备会向发送方发送一个特殊的信号，称为“拥塞通知”。 这个信号告诉发送方，网络已经拥塞，需要减慢发送速率。
2、慢启动
TCP协议有一个慢启动算法，当出现拥塞时，发送方会首先暂停发送数据，等待拥塞通知。 然后，发送方会以指数方式递增发送速率，直到再次出现拥塞为止。
3、拥塞避免
当慢启动失败时，TCP协议会进入拥塞避免阶段。 在这个阶段，发送方会以线性方式增加发送速率，而不是指数方式。 同时，如果再次出现拥塞，发送方会减半发送速率。
4、快速重传
在某些情况下，接收方可能会因为各种原因无法及时收到数据包。 此时，TCP协议有一个快速重传机制，即当接收方没有收到某个数据包时，会立即向发送方发送一个“重传请求”。 发送方在收到重传请求后，会立即重传丢失的数据包。
5、流量控制
TCP协议还支持流量控制功能，即接收方可以通知发送方自己的接收能力。 这样，发送方就可以根据接收方的能力调整自己的发送速率，避免网络拥塞。
TCP在数据传输中，通过精密的拥塞控制机制来保障网络流畅。 发送窗口受网络环境和接收窗口影响，尤其前者更为关键。 网络中的拥塞可能导致数据丢失，TCP需要通过算法巧妙地防止触碰这个动态变化的拥塞点。 首先，慢启动算法启动时设定一个拥塞窗口（cwnd），其值在每个往返时间（RTT）结束后翻倍。 初始cwnd值通常是10个MSS，随着收到ACK，窗口扩大，呈指数增长。 然而，一旦达到慢启动阈值（ssthresh），就会切换至拥塞避免算法，以线性方式增长。 快速重传算法在轻微拥塞时发挥作用，接收方在接收到乱序或重复的包时，通过发送确认快速提示发送方重传丢失的数据。 而快速恢复则针对快速重传后的处理，设置新的ssthresh和cwnd值，以快速恢复正常传输。 然而，超时重传带来的问题是显著的，它会暂停数据传输并导致拥塞窗口骤减，因此应尽量避免。 此外，对于小文件，由于可能无法触发三次重复的ACK，快速重传机制效果不明显，因此丢包对小文件的影响更严重。 总的来说，TCP的拥塞避免策略旨在通过精细的调整，确保在复杂网络环境中维持高效且稳定的通信。
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