TCP的拥塞控制：慢开始与拥塞避免算法解析

"该资源主要讨论了TCP协议中的慢开始和拥塞避免算法，并通过一个示例图解展示了这两种算法的工作过程。同时提到了TCP在传输层的角色、UDP协议的基本概念以及TCP和UDP的主要功能和差异。" 在TCP/IP协议栈中，传输层扮演着至关重要的角色，它为应用层的不同进程提供了端到端的逻辑通信服务。TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是传输层的两个主要协议。TCP是一种面向连接的协议，它保证了数据的可靠传输，通过序列号、确认应答、重传机制以及流量控制和拥塞控制来确保数据的正确性和有序性。 TCP的拥塞控制机制是防止过多的数据同时充斥在网络中，以避免网络资源的过度使用和可能的拥塞崩溃。其中，慢开始和拥塞避免算法是关键策略。在连接建立初期，TCP使用慢开始算法来逐步增大发送速率，以探测网络的承受能力。初始时，拥塞窗口(cwnd)被设置为1，慢开始门限(ssthresh)设置为16个报文段。在慢开始阶段，cwnd以指数方式增长，直到达到或超过ssthresh，此时进入拥塞避免阶段，cwnd的增长变为线性，以更保守的方式增加发送速率。 如图所示，随着传输次数增加，cwnd从1开始逐渐增长，当达到16后，如果发生超时或三次重传，TCP会认为网络可能出现拥塞，于是将ssthresh减半，比如从16减少到12，并将cwnd重置为1，再次进入慢开始阶段。在这个过程中，TCP通过调整发送速率来适应网络状况，避免了突然的数据爆发可能导致的拥塞。 UDP则是一种无连接的协议，它不保证数据的可靠传输，没有重传和拥塞控制机制，但具有更低的开销和更快的传输速度，适合于实时应用或者对数据完整性要求不高的场景。 TCP和UDP各有优势，TCP适合需要高可靠性的应用，如HTTP、HTTPS、FTP等，而UDP适用于如DNS查询、在线游戏或流媒体等对实时性要求高的服务。传输层通过端口号区分不同的应用进程，每个端口号对应一个特定的应用，实现复用和分用功能，使得多个应用可以共享同一网络连接。