网络知识体系（四） —— TCP 拥塞控制

转自 HuanBlog：这一篇 TCP 总结请收下

拥塞控制用来避免网络过分拥挤导致的丢包严重、网络效率降低的问题。

以交通为例：高速公路同一时间可通行的汽车数量是一定的，当节假日时，会发生严重的堵车。在 TCP 中，数据包超时会进行重传。就像是本就堵车的公路进入了更多的汽车，导致的结果是网络中不断地 丢包 - 重传 - 丢包 - 重传。直至网络瘫痪。

拥塞控制通过限制发送方的滑动窗口大小来限制流量。当然，拥塞控制的手段不只是流量控制，导致拥塞的因素有：路由器缓存、带宽、处理器处理速度等等。提升硬件能力（四车道改成八车道）是其中一个方法，但毕竟硬件提升是有瓶颈的，没办法不断提升，还是需要从 TCP 本身来增加算法，解决拥塞。

拥塞控制的重点有四个：慢开始、快恢复、快重传、拥塞避免。

慢开始和拥塞避免算法

Y 轴表示的是发送方窗口大小，X 轴表示的是发送的轮次（不是字节编号）。

• 最开始的时候，拥塞窗口的值较小，然后每轮变为原来的两倍，这是慢开始
• 当窗口值达到 ssthresh（slow start threshold）时，开始进入拥塞避免，每轮把窗口值提升 1，慢慢试探网络的底线。ssthresh 是根据实时网络情况设置的一个窗口限制值
• 如果发生了数据超时，表示极可能发生了拥塞，此时回到慢开始，重复上面的步骤
• 如果收到三个相同的确认回复，表示现在的网络情况不太好，把 ssthresh 值设置为原来的一半，继续拥塞避免。这部分称为快恢复
• 如果收到丢包信息，应该尽快把丢失的包重传一次，这是快重传
• 窗口的最终上限是不能无限上涨的，他不能超过接收方的缓存区大小

通过这个算法，可以在很大程度上避免网络拥挤。

除此之外，还可以让路由器在缓存即将满的时候，通知发送方我快满了，而不是等到出现了超时再进行处理，这被称为主动队列管理 AQM（Active Queue Management）。