TCP/IP / 如何进行堵塞控制？

零、前言

       1、网络堵塞的是指到达通信网络中某一部分的分组数量太多，使得该部分的网络来不及处理，以致这部分乃至整个网络性能下降的现象，严重时会导致网络通信业务陷入停顿，即：出现死锁现象。

       2、上述的解决方案就是堵塞控制，其针对于发送端。堵塞控制是调节 TCP 连接上单次发送的分组数量的算法，通过增减单次发送量逐步调整，使之逼近当前网络的承载量。上述所说的单次发送的分组数量就是堵塞窗口（ Congestion Window ，简称：cwnd）。

一、答案

       慢开始（slow - start）

       堵塞避免（congestion avoidance）

       快重传（fast retransmit）

       快恢复（fast recovery）

二、过程分析

1、初始化阶段

2、慢开始阶段
阶段（1）

阶段（2）

阶段（3）

阶段（4）

2、堵塞避免阶段

       ssthresh：慢启动阈值。

       在该阶段，之所以由原来的指数增长变成了线性增长，那是因为在慢开始阶段，发送端每接收一个 ACK ，则说明单次发送量小于网络的承载量，则下一个回合，单次发送量是 cwnd * 2。而在堵塞避免阶段，发送端每接收一个 ACK ，则说明单次发送量小于网络的承载量，则下一个回合，单次发送量 cwnd + 1。

3、拥塞调整阶段（快恢复）
阶段（1）

阶段（2）

阶段（3）
 

三、拓展

1、上述堵塞控制过程分析中，快恢复启动的原因就是接收端收到了失序的报文。发送端如何感知呢？有以下两种方法：

（1）ACK 超时（超时发送）

       发送端对滑窗内每一个 segment 都设置了定时器，若有一个 segment 没有在规定时间内收到 ACK，则认为当前网络有堵塞，执行快恢复。

（2）重复 ACK（快重传）

       假设当前接收端收到的 segment 7、8、9，当接收端接收到失序 segment 11时，接收端会发送 ACK = 10 给发送端，告诉发送端 seq = 10 的包丢失了。之后接收端连续收到 seq = 12、13，每次接收端都会告诉发送端 seq = 10 的包还没有到，总共三次，那么发送端就暂停了定时器，直接发送 seq = 10 的包。

2、截至到现在，我们知道了三个窗口：滑动窗口、TCP 头中的 Window Size（用于流量控制）、堵塞窗口。

（1）滑动窗口

       A、发送端，滑动窗口记录了任意时刻可以连续发送的 segment，包括 Sent not receive Ack 和 Being sent 。其大小是堵塞窗口和 TCP 头中 Window Size 的最小值。

       B、接收端，滑动窗口记录了任意时刻 Received ACKed Not Sent to Proc、Received not ACKed 和 Not Received 。

（2）TCP 头中 Window Size 

       接收端将自身的 Advertised Window ，即：可用的接收缓冲区，告诉发送端。发送端会根据该值调整自己的滑窗大小。

（3）堵塞窗口

       其相当于发送端的流量控制，与 Window Size 协同控制发送端的滑动窗口。

参考：

       https://www.cnblogs.com/vamei/archive/2013/01/05/2824748.html

       https://blog.csdn.net/dangzhangjing97/article/details/81008836

（SAW：Game Over！）

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