TCP的拥塞避免与慢启动算法解析

"TCP的超时与重传使用235_下载-软件无线电原理与应用第二版" TCP（传输控制协议）是TCP/IP协议栈中关键的传输层协议，负责确保数据的可靠传输。在处理网络拥塞和数据丢失时，TCP采用了一系列策略，包括超时重传和拥塞避免算法。 21.6 拥塞避免算法是TCP为了应对网络拥塞问题而设计的一种机制。当网络中的数据包过多，导致中间路由器无法处理并丢弃分组时，TCP会通过两种方式感知到这种情况：超时和接收到重复的ACK（确认序列号）。其中，超时通常意味着数据包在网络中延迟过久，可能是因为拥塞；而重复的ACK则表明某些先前的分组未被正确接收，可能已被丢弃。 拥塞避免算法与慢启动算法是TCP中相互配合的两个独立策略。慢启动用于在连接建立初期快速探测网络的容量，而拥塞避免算法则用于在网络出现拥塞迹象时，平滑地减少数据发送速率。这两个算法都涉及到两个关键变量：拥塞窗口(cwnd)和慢启动阈值(ssthresh)。 初始化时，cwnd通常设置为1个报文段，ssthresh设为65535字节。在正常传输过程中，TCP输出量受到cwnd和接收方通告窗口的限制。cwnd是发送方根据网络状况评估的拥塞程度，而通告窗口则是接收方根据自身缓冲能力设定的限制。 当出现拥塞（超时或重复ACK），ssthresh会被设置为当前窗口大小（cwnd和接收方通告窗口的较小值，但至少为2个报文段）的一半。若由超时引起，cwnd重置为1个报文段，进入慢启动阶段。在慢启动期间，每收到一个ACK，cwnd增加1，直到达到ssthresh，之后切换到拥塞避免模式。在拥塞避免阶段，cwnd以更保守的方式增加，以避免快速引发新的拥塞。 TCP/IP协议族是互联网的基础，其设计遵循分层原则，通常分为四层：链路层、网络层、传输层和应用层。链路层处理物理接口细节，网络层负责分组路由，而传输层的TCP提供了可靠的端到端通信，如通过超时和确认机制保证数据的正确传输。UDP则是另一种轻量级的传输协议，不提供如TCP那样的可靠服务，而是直接将数据传递给应用层，不涉及复杂的错误恢复和拥塞控制机制。 TCP/IP的历史可以追溯到20世纪60年代末的美国政府项目，如今已成为全球最广泛使用的网络协议。其开放性和灵活性使得不同平台和设备间的通信变得可能。通过TCP/IP，不同层次的协议协同工作，实现了跨地域、跨系统的高效数据交换。