TCP依靠重傳機制保證了數據的可靠性傳輸，同時為了避免數據發(fā)送過快而超過對方的接受能力，TCP采用了流量控制機制，（具體可以參考滑動窗口法）。但是TCP的控制機制里面只考慮到了接收端的接受能力，而忽略了一個很重要的方面，那就是沒有考慮到網絡自己的傳輸能力，從而造成了整個網絡崩潰的發(fā)生。

???????????????????????????????? 圖1.當負載超過Cliff之后，吞吐量就急劇下降，延遲相應急劇上升。Cliff點也就是網絡的最大負載，一旦超過網絡的整體性能就大打折扣

與上面介紹的TCP的流控比較下就可以發(fā)現(xiàn)，流控主要是考慮接收端，不要發(fā)送過快，超過對方的接收能力，而擁塞控制則是要考慮到整個網絡環(huán)境，使其負載不能超過網絡的最大承受能力。顯然擁塞發(fā)生的原因是因為“需求”大于了“供給”，網絡中的有限資源被多用戶共享使用，網絡本身無法根據資源的利用情況來限制某些用戶，并且隨著目前互聯(lián)網的發(fā)展，上網的用戶和應用的數量也隨之增長，這樣，如果不采取某種措施來協(xié)調資源的使用，那么擁塞的發(fā)生就是必然的。

擁塞控制是一件比較困難的事情：

目前互聯(lián)網采用的是報文交換(packet-switched)網絡，文交換網絡使得整個網絡變?yōu)榉植际降?#xff0c;在網絡中間沒有連接的概念，造成了每個節(jié)點所獲得的信息不是很完整，而不完整的信息要完成比較好的擁塞控制，那是非常困難的。并且互聯(lián)網上各處的網絡性能有很大的差異，因此控制算法還必須要有很好的適應性才行。

用塞控制算法歷史：

1）TCP的擁塞控制由“慢啟動(Slow start)”和“擁塞避免(Congestion avoidance)”組成。

2）又針對性的加入了“快速重傳(Fast retransmit)”、“快速恢復(Fast Recovery)”算法。

3）又出現(xiàn)了選擇性應答( selective acknowledgement,SACK)算法等。

慢啟動：最初的TCP在連接建立成功后會向網絡中發(fā)送大量的數據包，這樣很容易導致網絡中路由器緩存空間耗盡，從而發(fā)生擁塞。因此新建立的連接不能夠一開始就大量發(fā)送數據包，而只能根據網絡情況逐步增加每次發(fā)送的數據量，以避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。具體來說，當新建連接時，cwnd初始化為1個最大報文段(MSS)大小，發(fā)送端開始按照擁塞窗口大小發(fā)送數據，每當有一個報文段被確認，cwnd就增加1個MSS大小。這樣cwnd的值就隨著網絡往返時間(Round Trip Time,RTT)呈指數級增長，事實上，慢啟動的速度一點也不慢，只是它的起點比較低一點而已。我們可以簡單計算下：

開始 ---> cwnd = 1經過1個RTT后 ---> cwnd = 2*1 = 2經過2個RTT后 ---> cwnd = 2*2= 4經過3個RTT后 ---> cwnd = 4*2 = 8 ? 如果帶寬為W，那么經過RTT*log2W時間就可以占滿帶寬。

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?擁塞避免：從慢啟動可以看到，cwnd可以很快的增長上來，從而最大程度利用網絡帶寬資源，但是cwnd不能一直這樣無限增長下去，一定需要某個限制。TCP使用了一個叫慢啟動門限(ssthresh)的變量，當cwnd超過該值后，慢啟動過程結束，進入擁塞避免階段。對于大多數TCP實現(xiàn)來說，ssthresh的值是65536(同樣以字節(jié)計算)。擁塞避免的主要思想是加法增大，也就是cwnd的值不再指數級往上升，開始加法增加。此時當窗口中所有的報文段都被確認時，cwnd的大小加1，cwnd的值就隨著RTT開始線性增加，這樣就可以避免增長過快導致網絡擁塞，慢慢的增加調整到網絡的最佳值。

上面討論的兩個機制都是沒有檢測到擁塞的情況下的行為，那么當發(fā)現(xiàn)擁塞了cwnd又該怎樣去調整呢？

首先來看TCP是如何確定網絡進入了擁塞狀態(tài)的，TCP認為網絡擁塞的主要依據是它重傳了一個報文段。上面提到過，TCP對每一個報文段都有一個定時器，稱為重傳定時器(RTO)，當RTO超時且還沒有得到數據確認，那么TCP就會對該報文段進行重傳，當發(fā)生超時時，那么出現(xiàn)擁塞的可能性就很大，某個報文段可能在網絡中某處丟失，并且后續(xù)的報文段也沒有了消息，在這種情況下，TCP反應比較“強烈”：

1.把ssthresh降低為cwnd值的一半2.把cwnd重新設置為13.重新進入慢啟動過程。

快速重傳機制：

其實TCP還有一種情況會進行重傳：那就是收到3個相同的ACK。TCP在收到亂序到達包時就會立即發(fā)送ACK，TCP利用3個相同的ACK來判定數據包的丟失（相同的ACK證明對方沒收到你后續(xù)發(fā)過去的包，所以對方重復發(fā)送ack），此時進行快速重傳，快速重傳做的事情有：

1.把ssthresh設置為cwnd的一半2.把cwnd再設置為ssthresh的值(具體實現(xiàn)有些為ssthresh+3)3.重新進入擁塞避免階段。

后來的“快速恢復”算法是在上述的“快速重傳”算法后添加的，當收到3個重復ACK時，TCP最后進入的不是擁塞避免階段，而是快速恢復階段。快速重傳和快速恢復算法一般同時使用。

1.當收到3個重復ACK時，把ssthresh設置為cwnd的一半，把cwnd設置為ssthresh的值加3，然后重傳丟失的報文段，加3的原因是因為收到3個重復的ACK，表明有3個“老”的數據包離開了網絡。 2.再收到重復的ACK時，擁塞窗口增加1。3.當收到新的數據包的ACK時，把cwnd設置為第一步中的ssthresh的值。原因是因為該ACK確認了新的數據，說明從重復ACK時的數據都已收到，該恢復過程已經結束，可以回到恢復之前的狀態(tài)了，也即再次進入擁塞避免狀態(tài)。

參考：http://www.cnblogs.com/fll/category/136411.html

轉載于:https://www.cnblogs.com/menghuizuotian/p/3757911.html

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總結

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