TCP拥塞控制
计算机网络中的带宽、交换结点中的缓存和处理机等，都是网络的资源。在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就会变坏。这种情况就叫做拥塞。
拥塞控制就是防止过多的数据注入网络中，这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。拥塞控制是一个全局性的过程，和流量控制不同，流量控制指点对点通信量的控制。（拥塞控制和流量控制的区别要分清）
2.慢开始与拥塞避免
发送方维持一个叫做拥塞窗口cwnd（congestion window）的状态变量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地在变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口，另外考虑到接受方的接收能力，发送窗口可能小于拥塞窗口。
慢开始算法的思路就是，不要一开始就发送大量的数据，先探测一下网络的拥塞程度，也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小。
这里用报文段的个数的拥塞窗口大小举例说明慢开始算法，实时拥塞窗口大小是以字节为单位的。如下图：
当然收到单个确认但此确认多个数据报的时候就加相应的数值。所以一次传输轮次之后拥塞窗口就加倍。这就是乘法增长，和后面的拥塞避免算法的加法增长比较。
为了防止cwnd增长过大引起网络拥塞，还需设置一个慢开始门限ssthresh状态变量。ssthresh的用法如下：
- 当cwnd<ssthresh时，使用慢开始算法。
- 当cwnd>ssthresh时，改用拥塞避免算法。
- 当cwnd=ssthresh时，慢开始与拥塞避免算法任意。
拥塞避免算法让拥塞窗口缓慢增长，即每经过一个往返时间RTT就把发送方的拥塞窗口cwnd加1，而不是加倍。这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长。
无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（其根据就是没有收到确认，虽然没有收到确认可能是其他原因的分组丢失，但是因为无法判定，所以都当做拥塞来处理），就把慢开始门限设置为出现拥塞时的发送窗口大小的一半。然后把拥塞窗口(cwnd)设置为1，执行慢开始算法。如下图：
再次提醒这里只是为了讨论方便而将拥塞窗口大小的单位改为数据报的个数，实际上应当是字节。
总结：
慢开始算法的思路：
1.一开始设置为1，收到确认后增大到2。发送方每收到一个对新报文段的确认就将拥塞窗口加一，因此每经过一个传输轮次，拥塞窗口大小就加倍。
2.当拥塞窗口大小达到慢开始门限后，改用拥塞控制算法。
拥塞避免算法的思路：
1.让拥塞窗口缓慢地增大，即每一个传输轮次只增加1，而不是加倍。
2.这样拥塞窗口大小是线性增长的。
无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方判断网络出现拥塞（超时），就把慢开始门限设置为出现拥塞时的发送窗口大小的一半。然后把拥塞窗口(cwnd)设置为1，执行慢开始算法。
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3.快重传和快恢复
采用快重传算法可以让发送方尽早知道发生了个别报文段的丢失。快重传算法首先要求接收方不要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。如下图。接收方收到了M1和M2后都分别及时发出了确认，现假定接收方没有收到M3的但收到了M4，本来接收方可以什么都不做。但按照快重传算法，接收方必须立即发送对M2的重复确认，以便让发送方及早知道接收方没有收到报文段M3。发送方接着发送M5和M6，接收方收到后也仍要再次分别发出对M2的重复确认，这样，发送方共收到了接收方的4个对M2的确认，其中后3个都是重复确认。快重传算法规定，发送方只要一收到3个重复确认，就知道接受方确实没有收到报文段M3，因而应当立即进行重传（即“快重传”），这样就不会出现超时，发送方也不就会认为出现了网络拥塞。
快重传要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认（为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方）而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。如下图：
因此在上上图中的点（4），发送方知道现在只是丢失了个别的报文段，于是不启动慢开始，而是执行快恢复算法。这时，发送方调整门限值ssthresh = cwnd/2 = 8，同时设置拥塞窗口cwnd=ssthresh = 8（上上图中点（5）），并开始执行拥塞避免算法。
综上快重传配合使用的快恢复算法，有以下两个要点:
①当发送方连续收到三个重复确认时，就执行“乘法减小”算法，把ssthresh门限减半。但是接下去并不执行慢开始算法（而是执行线性增长的拥塞避免算法）。
②考虑到如果网络出现拥塞的话就不会收到好几个重复的确认，所以发送方现在认为网络可能没有出现拥塞。所以此时不执行慢开始算法，而是将cwnd设置为ssthresh的大小，然后执行拥塞避免算法。如下图：(快恢复和慢开始的对比)
