TCP发送方拥塞控制机制详解

"TCP发送方拥塞控制-计算机网络讲义" TCP发送方的拥塞控制是计算机网络中一个至关重要的概念，旨在确保网络资源的有效利用并防止数据传输过程中的拥塞。TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输协议，它通过拥塞控制算法来管理发送速率，以避免网络中数据包的过度积压。 TCP的拥塞控制主要包括四个阶段：慢启动（Slow Start）、拥塞避免（Congestion Avoidance）、快速恢复（Fast Recovery）和快速重传（Fast Retransmit）。这些阶段与特定的事件紧密关联，并相应地调整发送窗口（CongWin）的大小。 1. **慢启动**： 当TCP连接建立时，发送方处于慢启动阶段。在此阶段，发送方通过接收方的确认（ACK）逐渐提高其发送窗口的大小。每次收到新的ACK，CongWin会增加一个最大段大小（MSS），并且如果CongWin超过预先设定的阈值，就会切换到拥塞避免阶段。这个阶段的设计使得每经过一个往返时间（RTT），CongWin可能翻倍，从而快速提升发送速率。 2. **拥塞避免**： 在拥塞避免阶段，TCP发送方以更保守的方式增加发送窗口。每次收到ACK时，CongWin只增加MSS的一个小量，即MSS/CongWin，这通常是线性的增长，避免了过快的窗口膨胀，从而减少了发生拥塞的可能性。 3. **快速恢复**： 当发送方接收到三个连续的冗余ACK时，这表明在途中可能有一个数据包丢失，此时TCP进入快速恢复阶段。发送方会将阈值设为当前CongWin的一半，然后将CongWin设为阈值，这样可以实现乘性减少发送速率。在快速恢复期间，一旦收到新的ACK，表明丢失的数据包已被重新传输并到达接收方，发送方会退出快速恢复并回到拥塞避免阶段。 4. **快速重传**： 如果发送方在等待某个确认的时间超时，这通常意味着发生了严重的网络拥塞。在这种情况下，发送方不仅会将阈值设为CongWin的一半，还会将CongWin设为阈值，然后重新进入慢启动阶段，以更谨慎的方式重建发送速率。 这些机制确保了TCP在面对网络拥塞时能够做出相应的反应，调整其传输速率，既保护了网络资源，又能提供可靠的服务。在实际网络环境中，TCP的拥塞控制算法可能会结合多种策略，如SACK（选择性确认）和 Vegas/Tahoe/NewReno等不同的拥塞控制算法，以提高性能和效率。 《计算机网络》课程中，陈鸣教授详细讲解了这些概念，强调了因特网的设计原则，包括端到端原则，以及网络边缘和核心的区别，这对于理解TCP拥塞控制在整体网络架构中的作用至关重要。通过学习这些内容，我们可以更好地理解和分析网络性能，优化数据传输，并解决网络拥堵问题。