0.什么是拥塞

对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络性能就要变坏，这种情况就叫做网络拥塞。
在计算机网络中数位链路容量（即带宽）、交换结点中的缓存和处理机等，都是网络的资源。
若出现拥塞而不进行控制，整个网络的吞吐量将随输入负荷的增大而下降。

1.拥塞的原因

情况1

情况2

情况3

2.拥塞控制方法

端到端

网络层没有为运输层拥塞控制提供显式支持。
即使网络中存在拥塞，端系统也必须通过对网络行为的观察（如分组丢失与时延）来推断之。

网络辅助

在网络辅助的拥塞控制中，路由器向发送方提供关于网络中拥塞状态的显式反馈信息。
这种反馈可以简单地用一个比特来指示链路中的拥塞情况。

3.TCP拥塞控制（端到端）

TCP必须使用端到端拥塞控制而不是使网络辅助的拥塞控制，因为IP层不向端系统提供显式的网络拥塞反馈。

如何感知拥塞

TCP发送方的丢包事件：要么出现超时，要么出现3次冗余ACK。
当出现过度的拥塞时，在沿着这条路径上的一台（或多台）路由器的缓存会溢出，引起一个数据报（包含一个TCP报文段）被丢弃。丢弃的数据报接着会引起发送方的丢包事件。发送方就认为在发送到接收方的路径上出现了拥塞的指示。

TCP如何确定应当发送的速率

• 一个丢失的报文段意味着拥塞。因此当丢失报文段时应当降低TCP发送方的速率。
• 一个确认报文段指示该网络正在向接收方交付发送方的报文段。因此当对先前未确认报文段的确认到达时，能够增加发送方的速率。
• 带宽检测。给定ACK指示源到目的地路径无拥塞，而丢包事件指示路径拥塞，TCP调节其传输速率的策略是增加其速率以响应到达的ACK，除非出现丢包事件，此时才减小传输速率。
  因此，为探测拥塞开始出现的速率，TCP发送方增加它的传输速率，从该速率后退，进而再次开始探测，看看拥塞开始速率是否发生了变化。

TCP拥塞控制算法细节

cwnd:拥塞窗口。它对一个TCP发送方能向网络中发送流量的速率进行了限制。在一个发送方中未被确认的数据量不会超过cwnd与rwnd中的最小值，LastByteSent-LastByteAcked<=min(cwnd,rwnd)。

1.慢启动

MSS：最大报文段长度

当一条TCP连接开始时，cwnd的值通常初始置为MSS的较小值。
在慢启动状态，cwnd初始值为一个MSS，每当传输的报文段首次被确认就增加1个MSS。
TCP发送速率起始慢，但在慢启动阶段以指数增长。

何时结束指数增长？
1.超时指示的丢包事件。TCP发送方将cwnd设置为1并重新开始慢启动过程。
将慢启动阈值(ssthresh)设置为cwnd/2，即当检测到拥塞时将ssthresh设置为拥塞窗口值的一半。
2.当cwnd的值等于ssthresh时，结束慢启动并且TCP转移到拥塞避免模式。

2.拥塞避免

一旦进入拥塞避免状态，cwnd的值大约是上次遇到拥塞时值的一半(距离拥塞并不遥远）。
这时，TCP每个RTT只将cwnd的值增加一个MSS。

何时结束线性增长？
冗余3个ACK指示的丢包事件（没超时丢包那么严重），TCP将cwnd的值减半，并且当收到3个冗余的ACK，将ssthresh的值记录为cwnd的值的一半。接下来进入快速恢复状态。

3.快速恢复

对于引起TCP进入快速恢复状态的缺失报文段，对收到的每个冗余ACK，cwnd的值增加一个MSS。最终。当对丢失报文段的一个ACK到达时，TCP在降低cwnd后进入拥塞避免状态。
如果出现超时事件，快速恢复在执行如同在慢启动和拥塞避免中相同的动作后，迁移到慢启动状态：当丢包事件出现时，cwnd的值被设置为1个MSS，并且sshthresh的值设置为cwnd值的一半。

总结以上，回顾全局

加性增、乘性减

公平性

从TCP的观点来看，运行在UDP上的多媒体应用是不公平的，因为它们不与其他连接合作，也不适时地调整其传输速率。

最后

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