计算机网络：慢开始与拥塞避免算法详解

本文主要讨论的是计算机网络中的拥塞控制算法，特别是慢开始和拥塞避免算法的实现例子。这些算法在数据传输中扮演着关键角色，以防止网络拥塞的发生，确保数据包的可靠传输。首先，发送端的发送窗口大小受到拥塞窗口 (cwnd) 和接收端窗口 (rwnd) 中较小值的限制。假设接收端窗口足够大，发送窗口等于拥塞窗口。 1. **慢开始算法**： 慢开始算法是一种在网络检测到拥塞迹象时使用的策略，它以指数规律增长的方式初始化拥塞窗口。当发送窗口开始时，窗口大小非常小，然后逐渐增加，直到达到一个阈值（ssthresh），即安全阈值。如果网络没有出现拥塞，拥塞窗口将继续按指数级增长。一旦发生拥塞，发送速率会迅速减小以避免进一步恶化。 2. **拥塞避免算法（如TCP的加法增大）**： 当网络恢复并确认没有再次出现拥塞后，拥塞避免算法采用更平滑的增长方式，如TCP的每轮增益固定（通常为一个MSS，即最大报文段大小），而非指数级增长。这样可以更稳定地增加发送窗口，同时减少突发拥塞的可能性。 3. **拥塞窗口变化示例**： 提供的表格展示了拥塞窗口 (cwnd) 的变化过程，从“乘法减小”阶段到“加法增大”的拥塞避免阶段。在“乘法减小”期间，当检测到拥塞时，窗口大小会减半，直到低于ssthresh，然后进入“加法增大”阶段，缓慢而稳定地增加。 4. **网络拥塞管理**： 拥塞避免算法的核心目标是通过动态调整发送窗口来维持网络的稳定性。发送方需要根据网络的反馈信号（如丢失或重复的数据包）调整其行为，以适应网络的实时状况。 5. **TCP/IP体系结构**： 在整个讨论中，TCP/IP协议簇是实现这些算法的基础。TCP (Transmission Control Protocol) 是面向连接的协议，它负责数据的可靠传输，而IP (Internet Protocol) 负责数据包在网络中的路由。它们共同构成了计算机网络传输的基石。 文章开头介绍了计算机网络在信息时代的重要性，以及因特网作为全球最大的国际计算机互联网，它的形成、发展阶段和意义。此外，还提到了计算机网络的基本概念，如网络的构成、主机的概念，以及网络的主要功能，如连通性和资源共享。 总结来说，本文的重点在于深入理解并应用拥塞控制算法，特别是在TCP/IP协议下的具体实现，这对于确保网络通信的高效和稳定性至关重要。