TCP的四个拥塞控制算法

假定

cwnd:拥塞窗口 swnd:发送窗口
swnd = cwnd
ssthresh:门限值
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  • 发送方维护一个叫做拥塞窗口cwnd的状态变量,其值取决于网络的拥塞程度,并且动态变化。

    • 拥塞窗口cwnd的维护原则:只要网络没有出现拥塞,拥塞窗口就再增大一些,但只要网络出现拥塞,拥塞窗口就减少一些。
    • 判断出现网络拥塞的依据:没有按时收到应当到达的确认报文(即发生重传
  • 发送方将拥塞窗口作为发送窗口,即swnd = cwnd

  • 维护一个慢开始门限ssthresh状态变量:

    • 当cwnd<ssthresh时,使用慢开始算法;
    • 当cwnd>ssthresh时,停止使用慢开始算法,改用拥塞避免算法
    • 当cwnd=ssthresh时,可以使用慢开始算法,也可以使用拥塞避免算法

慢开始

指一开始向网络中注入的报文段少,并不是指拥塞控制窗口cwnd增长速度慢。
cwnd值每一轮都是前一轮的二倍,直到当前拥塞窗口的值已经等于慢开始门限值,之后改用拥塞避免算法。(可看下图)

拥塞避免算法

并非指完全能够避免拥塞,而是指在拥塞避免阶段将拥塞窗口控制为按现性规律增长,使网络比较不容易出现拥塞。

cwnd的值只能线性加1,直到发生重传,发送方判断可能出现拥塞,更改cwnd和ssthresh,cwnd改为1,ssthresh改为发生拥塞时的cwnd的一半。
如图:
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有时,个别报文段会在网络中丢失,但实际上网络并未发生拥塞。这将导致发送方超时重传,并误以为网络发生了拥塞;发送方错误地启动慢开始算法,并把拥塞窗口cwnd又设置为最小值1,因而降低了传输效率。
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1990年又增加了两个新的拥塞避免算法,就是快重传和快恢复

快重传

  • 所谓快重传,就是是发送方尽快进行重传,而不是等超时重传计时器超时时在重传。
    • 要求接收方不会等待自己发送数据时才进行捎带确认,而是要立即发送确认;
    • 即使收到了失序的报文段也要立即发出对已收到的报文段的重复确认。
    • 发送方一旦收到三个连续的重复确认,就将相应的报文段立即重传,而不是等待该报文段的超时重传计时器超时在重传。
    • 对于个别丢失的报文段,发送方不会出现超时重传,也就不会误认为出现了拥塞(进而降低拥塞窗口cwnd为1)。使用快重传可以使整个网络的吞吐量提高约20%。
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快恢复

发送方一旦收到3个重复确认,就知道现在只是丢失了个别的报文段。于是不启动慢开始算法,而执行快恢复算法。

  • 发送方将慢开始门限ssthresh值和拥塞窗口cwnd值调整为当前窗口的一半;开始执行拥塞避免算法。
  • 也有的快恢复实现是把快恢复开始时的拥塞窗口的cwnd值再增大一些,即等于新的ssthresh+3
    • 既然发送方收到三个重复的确认,就表明有三个数据报文段已经离开了网络;
    • 这三个报文段不再消耗网络资源而是停留在接收方的接收缓存中;
    • 可见现在网络中不是堆积了报文段而是减少了3个报文段。因此可以适当把拥塞窗口扩大些。
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转载自blog.csdn.net/weixin_52148548/article/details/127074376
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