TCP拥塞控制和流量控制

定义

TCP作为面向连接的提供全双工可靠服务协议，具有差错控制、拥塞控制和流量控制等功能。此处所谓的拥塞控制和流量控制，就是将发送端发送能力、接收端接收信息的能力以及当前的网络环境参与考虑，在网络拥塞情况严重或者接收端接收能力有限的情况下，减缓或暂停消息发送，当情况改善时，增强消息发送能力，加上超时/丢失重发的机制，共同提供可靠传输。

流量控制

流量控制以动态调整发送空间大小(滑动窗口)的形式来反映接收端接收消息的能力，反馈给发送端以调整发送速度，避免发送速度过快导致的丢包或者过慢降低整体性能。

这里采用滑动窗口机制，一是不用每次发送完成都需要等待收到确认消息才能继续发送，二是参考接收端的接收能力，限制发送数据段大小，避免丢失现象。

典型行为如下：

虽然接收端可以将通过ACK确认消息(或者直接发送给发送端消息，TCP连接全双工，报头有seq和ack)，来反馈待接收能力，但是发送端要考虑的却不只是接收端的接收能力，还要考虑网络环境。

拥塞控制

拥塞控制也就是考虑当前的网络环境，动态调整窗口大小，没有发生拥塞情况，则窗口增大，拥塞了窗口减小，如此往复，最终应该接近与接收端的窗口大小。

具体的拥塞控制算法如下：

慢启动和拥塞避免

在开始发送信息时，由于不知道具体的网络环境，为避免大量信息造成的拥塞现象，此时的拥塞窗口以最小值（即拥塞窗口和接收端窗口中的较小值）进行数据发送，并设定门限值作为慢启动算法和拥塞避免算法的分割点。慢启动是指以最小的拥塞窗口按照指数形式递增，达到门限值后，以拥塞避免算法，即线性递增方式增大拥塞窗口（这里递增时间间隔为一个往返时间RTT）。

在上述过程中，无论是窗口大小指数递增或者线性递增，当发生拥塞现象，则门限值更新为当前窗口大小的一半，拥塞窗口大小变为最小值，重复上述递增过程（此时属于网络环境限制，所以在接收端和拥塞窗口两个限制条件中选择拥塞窗口作为限制）。

如图所示

快速重发和快速恢复

当发送端连续收到三个重复的ack时，表示该数据段已经丢失，需要重发。当收到三个表示同一个数据段的ack时，不需要等待计时器超时，即重新发送数据段（当时这三个ack要在超时之前到达发送端），因为能够收到接收端的ack确认信息，所以数据段只是单纯的丢失，而不是因为网络拥塞导致，所以此时不需要拥塞窗口更新为最小值进行慢启动（如果这样的话，反倒因为拥塞窗口的增长需要时间，可能导致性能降低），此时需要设置拥塞窗口大小为：门限值大小+3，当然此处的门限值已经更新为拥塞窗口值的一半大小，该行为也就是所谓的“乘法减少”，更新之后按照拥塞避免算法继续进行。

如图所示

总结

TCP协议属于全双工协议，以上所说的发送端同样也是接收端，传输中不仅需要考虑两个端主机的发送接收能力，同样需要考虑网络所处环境。

最后

以上就是健忘铅笔为你收集整理的TCP拥塞控制和流量控制的全部内容，希望文章能够帮你解决TCP拥塞控制和流量控制所遇到的程序开发问题。

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