面试冲刺:36---TCP的拥塞控制是如何实现的？

• TCP的拥塞控制主要经过下面4个过程
  • 慢启动
  • 拥塞避免
  • 快速重传、快速恢复
• 详情还可以参阅：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/104225820

一、慢启动

• 当一个新的TCP连接建立或者检测到由重传超时（RTO）导致丢包时，都会执行慢启动
• 整体过程大致为：当TCP初次发送数据时，并不是直接发送大量的数据，而是先发送一小部分数据，然后将数据量慢慢增加，直到达到一个阈值（ssthresh）之后，数据量不再增加，而是进入拥塞避免状态

过程详解

• cwnd（拥塞窗口）：
  • 在TCP报文的IP头部有一个窗口大小字段（如下图的IP头部头部所示），这个字段表示了当前端可以接受数据的缓冲区大小
  • cwnd的值等于“接收端的窗口大小与发送端的窗口大小”两者之间较小的那一个

• 当TCP第一次建立连接的时候，cwnd=1，表示可以发送一个SMMS（（发送方的最大段大小））的大小
• 每当发送端接收到一个接收端的ACK，cwnd后面呈指数增长（2、4、8...）
• 当cwnd达到一个阈值（ssthresh），cwnd就不再呈指数增长了，而是进入下面的拥塞避免

二、拥塞避免

• 当达到慢启动达到阈值之后，cwnd就不再呈指数增长了，而是进入拥塞避免
• 在拥塞避免的算法下：
  • TCP双方通信时，每经过一个往返时间RTT就将发送方的cwnd+1，使cwnd呈线性增长
  • 当cwnd一直增长，如果此时出现了丢包，那么就将ssthresh减半，将cwnd重新置1，下面又开始进入慢启动状态

三、快速重传、快速恢复

• 快速重传属于“TCP超时与重传”的范畴，请参阅：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/107819204。但是在拥塞控制中也会用到
• 上面我们介绍的“慢启动”、“拥塞避免”是在TCP刚建立的时候
• 快速重传大致工作原理是：
  • 如果是在TCP通信的过程中出现了丢包，当发送端连续接收到3个重复ACK之后，说明有数据包丢失
  • 但是不启动“慢启动”算法，而是进入下面的快速恢复
• 快速恢复大致工作原理是：
  • 发送方将慢启动ssthresh和cwnd值调整为当前窗口的一半，然后下面开始执行拥塞避免算法
  • 当然，有的恢复算法会将cwnd增大一些，调整为新的ssthresh+3