TCP拥塞控制四个主要过程

TCP 拥塞控制四个主要过程
1 / 1 TCP 拥塞控制四个主要过程（如图（a ）和（b ）所示）简要介绍如下：
图（a ）：慢启动和拥塞避免 图（b ）：快速重传和快速恢复
1. 慢启动阶段：早期开发的TCP 应用在启动一个连接时会向网络中发送大量的数据包，这样
很容易导致路由器缓存空间耗尽，网络发生拥塞，使得TCP 连接的吞吐量急剧下降。

由于TCP 源端无法知道网络资源当前的利用状况，因此新建立的TCP 连接不能一开始就发送大量数据，而只能逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。

具体地说，当建立新的TCP 连接时，拥塞窗口（congestion window ，cwnd ）初始化为一个数据包大小。

源端按cwnd 大小发送数据，每收到一个ACK 确认，cwnd 就增加一个数据包发送量，这样cwnd 就将随着回路响应时间（Round Trip Time ，RTT ）呈指数增长，源端向网络发送的数据量将急剧增加。

事实上，慢启动一点也不慢，要达到每RTT 发送W 个数据包所需时间仅为RTT×logW 。

由于在发生拥塞时，拥塞窗口会减半或降到1，因此慢启动确保了源端的发送速率最多是链路带宽的两倍。

2. 拥塞避免阶段：如果TCP 源端发现超时或收到3个相同ACK 副本时，即认为网络发生了拥
塞（主要因为由传输引起的数据包损坏和丢失的概率很小（<<1%））。

此时就进入拥塞避免阶段。

慢启动阈值（ssthresh ）被设置为当前拥塞窗口大小的一半；如果超时，拥塞窗口被置1。

如果cwnd>ssthresh ，TCP 就执行拥塞避免算法，此时，cwnd 在每次收到一个ACK 时只增加1/cwnd 个数据包，这样，在一个RTT 内，cwnd 将增加1，所以在拥塞避免阶段，cwnd 不是呈指数增长，而是线性增长。

3. 快速重传和快速恢复阶段：快速重传是当TCP 源端收到到三个相同的ACK 副本时，即认为
有数据包丢失，则源端重传丢失的数据包，而不必等待RTO 超时。

同时将ssthresh 设置为当前cwnd 值的一半，并且将cwnd 减为原先的一半。

快速恢复是基于“管道”模型（pipe model ）的“数据包守恒”的原则（conservation of packets principle ），即同一时刻在网络中传输的数据包数量是恒定的，只有当“旧”数据包离开网络后，才能发送“新”数据包进入网络。

如果发送方收到一个重复的ACK ，则认为已经有一个数据包离开了网络，于是将拥塞窗口加1。

如果“数据包守恒”原则能够得到严格遵守，那么网络中将很少会发生拥塞；本质上，拥塞控制的目的就是找到违反该原则的地方并进行修正。

经过十多年的发展，目前TCP 协议主要包含有四个版本：TCP Tahoe 、TCP Reno 、TCP NewReno 和TCP SACK 。

TCP Tahoe 是早期的TCP 版本，它包括了3个最基本的拥塞控制算法－“慢启动”、“拥塞避免”和“快速重传”。

TCP Reno 在TCP Tahoe 基础上增加了“快速恢复”算法。

TCP NewReno 对TCP Reno 中的“快速恢复”算法进行了修正，它考虑了一个发送窗口内多个数据包丢失的情况。

在Reno 版中，发送端收到一个新的ACK 后旧退出“快速恢复”阶段，而在NewReno 版中，只有当所有的数据包都被确认后才退出“快速恢复”阶段。

TCP SACK 关注的也是一个窗口内多个数据包丢失的情况，它避免了之前版本的TCP 重传一个窗口内所有数据包的情况，包括那些已经被接收端正确接收的数据包，而只是重传那些被丢弃的数据包。