计算机网络-TCP拥塞控制Reno算法

TIP

cite: 4.2 TCP 重传、滑动窗口、流量控制、拥塞控制 | 小林coding

1. 概览

• 所谓的拥塞控制，本质上就是避免发送方的数量填满整个滑动窗口。
  • 慢启动（防止拥塞）
  • 拥塞避免
  • 拥塞发生（快重传）
  • 快速恢复

2. 慢启动

• 简单说，就是在开始发送的阶段，从最低值开始，一点点慢慢增大窗口数量。
• 当发送方每收到一个 ACK，拥塞窗口 cwnd 的大小就会扩大一次 。
• 慢启动的开始阶段并不慢，一开始是指数级别上升，到达 ssthresh 慢启动门限的时候，速度才开始放缓，从指数上升到慢速上升。

• 慢启动门限 ssthresh （slow start threshold）状态变量。
• 当 cwnd < ssthresh 时，使用慢启动算法。
• 当 cwnd >= ssthresh 时，就会使用「拥塞避免算法」。

3. 拥塞避免算法

• 一般来说 ssthresh 的大小是 65535 字节。
• 当拥塞窗口 cwnd 超过慢启动门限 ssthresh 就会进入拥塞避免算法。
• 每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd。 使得 cwnd 变成慢速增长。
• 归根结底，就是想办法把滑动窗口增长变慢。

4. 拥塞发生

4.1 如果发生超时重传

• ssthresh 设为 cwnd/2，
• cwnd 重置为 1 （是恢复为 cwnd 初始化值，这里假定 cwnd 初始化值 1）

实际上 Linux 对于 cwnd 窗口大小的设置默认为 10， 通过 ss -nli 命令可以看出

4.2 如果发生快速重传

• 触发快速重传，说明网络环境还行，没有那么糟糕，可以不采取极限的办法。
• cwnd = cwnd/2 ，也就是设置为原来的一半;
• ssthresh = cwnd;
• 进入快速恢复算法

5. 快速恢复

• 快速重传和快速恢复往往一起使用，大概的意思就是说，你还能收到三个重复的 ACK，说明情况不是太差，可以尝试快速恢复 cwnd 大小。
• 进入快速恢复之前，cwnd 和 ssthresh 已被更新了：
• cwnd = cwnd/2 ，也就是设置为原来的一半;
• ssthresh = cwnd;

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• 然后，进入快速恢复算法如下：
• 拥塞窗口 cwnd = ssthresh + 3 （ 3 的意思是确认有 3 个数据包被收到了）；
• 重传丢失的数据包；
• 如果再收到重复的 ACK，那么 cwnd 增加 1；
• 如果收到新数据的 ACK 后，把 cwnd 设置为第一步中的 ssthresh 的值，原因是该 ACK 确认了新的数据，说明从 duplicated ACK 时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态；