TCP拥塞控制
📅
TCP拥塞控制的核心问题（TCP's Congestion Control Key Questions） 🔗
我们希望控制拥塞。
- 出现拥塞时，降低发送速率，避免、缓解或消除拥塞。
- 没有拥塞时，提高发送速率，更充分地利用带宽。
注意：这里只讨论TCP的一个版本——
TCP Reno
的主要特点。- TCP还有远比本文更多的内容。
TCP拥塞控制术语（TCP's Congestion Control Keywords） 🔗
主要状态与机制
- slow start：发送速率指数增长。
- congestion avoidance，即拥塞避免：AIMD（Additive Increase/Multiplicative Decrease）。
- fast recovery：快速恢复。
主要参数
- 拥塞窗口：cwnd。
- 慢启动阈值：ssthresh。
- MSS：Maximum Segment Size。
- RTT：Round-Trip Time。
主要事件
- ACK received：表示传输正常。
- timeout：表示情况很糟糕。
- 3 duplicate ACK received：情况不好，但不如超时严重。
TCP拥塞窗口：cwnd（TCP Congestion Window: cwnd） 🔗
根据网络拥塞状态调整的重要参数。
这个窗口决定发送方能够在网络中保持“in-flight”，也就是尚未确认的数据最大数量。
cwnd
会随网络拥塞状态动态变化。最后发送的字节 - 最后确认的字节 < = cwnd
TCP发送速率
：- 大致为发送cwnd字节，等待一个RTT的ACK，再发送更多数据。发送速率≈ cwnd / RTT（bytes/sec）。
TCP慢启动 🔗
连接开始时，在第一次丢包之前，发送速率按指数增长。
- 初始拥塞窗口cwnd = 1 MSS。
- 每经过一个RTT，拥塞窗口翻倍。
- 每收到一个ACK，都增加cwnd。
- 每收到一个ACK，都增加
初始速率虽然慢，但增长非常快。
发生
超时
后，回到慢启动
。
发生三次重复ACK
后，进入拥塞避免
。TCP：检测拥塞并响应丢包（TCP: Congestion Detection and reacting to Loss） 🔗
根据推断出的丢包检测拥塞，通过超时或三个重复ACK推断丢包。
超时
导致的丢包：- 类似于返回slow start。
- 将cwnd设为1 MSS。
- 窗口指数增长至ssthresh，和慢启动相同。
- 将
- 然后改为线性增长，进入congestion avoidance。
三个重复ACK
导致的丢包：- 重复ACK说明网络仍能传递部分报文段。
- 将cwnd减半。
- 然后改为线性增长，进入congestion avoidance。
TCP拥塞避免：AIMD（TCP Congestion Avoidance: AIMD） 🔗
发送方不断提高速率，也就是增大窗口，探测可用带宽，直到出现丢包。
加性增加（Additive Increase）
：- 在检测到丢包之前，每个RTT将cwnd增加1 MSS。
乘性减少（Multiplicative Decrease）
：- 每次检测到丢包，将cwnd减半。
AIMD的锯齿形变化，就是不断探测带宽的过程。
TCP：从慢启动转入拥塞避免（Transition from Slow Start to Congestion Avoidance） 🔗
从指数增长切换为线性增长：
- 超过ssthresh阈值，即超时前窗口的一半时，cwnd改为线性增长。
