TCP拥塞控制：从3个重复确认到拥塞避免

"该资源是关于计算机网络运输层的教程，特别关注TCP协议的拥塞控制和流量控制机制。内容涵盖了TCP的版本如TCP Reno和TCP Tahoe，以及它们如何处理拥塞避免和快重传算法。同时，提到了运输层协议的作用、UDP协议的概述、TCP报文段的首部格式、可靠传输的实现、流量控制和拥塞控制的一般原理，包括慢开始、乘法减小、加法增大等策略。此外，还讨论了TCP的连接管理和状态机。" 在计算机网络中，运输层是为应用层提供逻辑通信的关键层。TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是运输层的两个主要协议。TCP以其可靠性著名，通过一系列机制确保数据的正确传输，例如，使用滑动窗口协议实现流量控制，以及通过超时重传、选择确认SACK来增强数据的可靠性。 当TCP接收到连续三个重复的确认时，这通常意味着在网络中存在丢包，可能是由于拥塞。TCP Tahoe和Reno版本采用了不同的策略来应对这种情况。TCP Tahoe使用快重传算法，一旦检测到三个连续的重复确认，立即重传未确认的报文段，而不是等待重传定时器到期。之后，TCP进入拥塞避免阶段，通过“乘法减小”策略将慢开始阈值ssthresh设置为当前cwnd的一半，然后进入“加法增大”模式，缓慢增加拥塞窗口cwnd，以避免再次快速引发拥塞。 TCP Reno在Tahoe的基础上进行了改进，它引入了快恢复算法。在收到三个重复确认后，TCP Reno会假设已经有一部分数据到达目的地，因此不完全回到慢开始阶段，而是直接进入拥塞避免阶段，通过“加法增大”策略逐步增加cwnd，直到达到新的ssthresh值，然后再进行慢开始。 拥塞控制的一般原理包括预防拥塞和快速响应拥塞。预防拥塞通过限制发送速率避免网络过载，而快速响应拥塞则通过快速减少发送速率来减轻现有拥塞。随机早期检测（RED）是一种在网络核心部分检测并防止拥塞的策略，它在检测到队列长度达到一定程度时随机丢弃数据包，以防止拥塞进一步恶化。 TCP的连接管理包括连接建立（三次握手）和连接释放（四次挥手）。TCP的有限状态机描述了连接的不同状态，如SYN_SENT、ESTABLISHED、FIN_WAIT_2等，这些状态反映了TCP连接的不同阶段和操作。 运输层协议特别是TCP，通过一系列复杂的机制保证了端到端的可靠通信，并且有效地管理网络拥塞，以提供高效且稳定的数据传输服务。