TCP 拥塞控制

TCP 协议有两个比较重要的控制算法，一个是流量控制，另一个就是拥塞控制。

TCP 协议通过滑动窗口来进行流量控制，它是控制发送方的发送速度从而使接受者来得及接收并处理。

而拥塞控制是作用于网络，主要目的是通过控制自身的数据发送速率，以确保网络中的所有节点都能够正常处理流量，避免网络拥塞的发生。它是防止过多的包被发送到网络中，避免出现网络负载过大，网络拥塞的情况。

拥塞控制主要是四个算法：慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复

慢启动算法 – Slow Start

所谓慢启动，也就是 TCP 连接刚建立，一点一点地提速，试探一下网络的承受能力，以免直接扰乱了网络通道的秩序。

慢启动算法用于在 TCP 连接刚建立时，逐步增加拥塞窗口（Congestion Window）的大小，以确定可用的网络带宽。在慢启动期间，每个数据包都会触发拥塞窗口的指数级增加，从而快速占用可用的网络带宽。

慢启动算法：

连接建好的开始先初始化拥塞窗口 cwnd 大小为 1，表明可以传一个 MSS 大小的数据。
每当收到一个 ACK，cwnd 大小加一，呈线性上升。
每当过了一个往返延迟时间 RTT(Round-Trip Time)，cwnd 大小直接翻倍，乘以 2，呈指数让升。
还有一个 ssthresh（slow start threshold），是一个上限，当 cwnd >= ssthresh 时，就会进入“拥塞避免算法”（后面会说这个算法）

拥塞避免算法用于在慢启动后维护一个合适的拥塞窗口大小，以尽量利用可用的网络带宽，同时避免网络拥塞。拥塞避免算法的主要思想是每当接收到一个确认信息时，拥塞窗口就增加 1/MSS（Maximum Segment Size），而不是指数级增加。

如同前边说的，当拥塞窗口大小 cwnd 大于等于慢启动阈值 ssthresh 后，就进入拥塞避免算法。算法如下：

过了慢启动阈值后，拥塞避免算法可以避免窗口增长过快导致窗口拥塞，而是缓慢的增加调整到网络的最佳值。

快重传算法用于在数据包丢失时快速重新发送丢失的数据包，而不必等待超时重传。当接收方收到一个乱序的数据包时，它会发送一个带有“重复确认”（Duplicate ACK）的确认信息，告诉发送方哪些数据包丢失了。当发送方接收到三个或更多个重复确认时，它会立即重传对应的数据包，而不必等待超时重传。

超时重传 RTO[Retransmission Timeout]超时，或者收到三个重复确认 ACK 时

执行快重传 cwnd 大小缩小为当前的一半 ssthresh 设置为缩小后的 cwnd 大小然后进入快速恢复算法 Fast Recovery。

快恢复算法用于在数据包丢失后，快速恢复拥塞窗口的大小，以尽量利用可用的网络带宽。在快恢复算法中，当发送方接收到三个或更多个重复确认时，它会将拥塞窗口的大小减半，并进入快恢复状态。在快恢复状态中，发送方将拥塞窗口的大小逐渐增加，直到接收到新的确认信息。

重传 DACKs 指定的数据包。如果再收到 DACKs，那么 cwnd 大小增加一。如果收到新的 ACK，表明重传的包成功了，那么退出快速恢复算法。将 cwnd 设置为 ssthresh，然后进入拥塞避免算法。

流量控制窗口的瓶颈是接收方处理数据的能力，接收方自己可以检测到

拥塞窗口的瓶颈是网络之间是否通常，接收方和发送方都很难检测到需要两者交流，而选择四种算法之一有时候发送数据多了，网络拥塞才会体现出来进而启动拥塞算法