計網考點：傳輸層—TCP擁塞控制的程序和TCP的流量控制-有解無憂

TCP擁塞控制的程序，（四個狀態都要解釋清楚）
- 在某段時間里，對網路中某一資源的需求超過可用范圍，也就是供不應求，網路性能就會下降，這種狀況，就是擁塞
- 研究的前提
  1. 資料是單方向傳送的，另一個方向只傳送確認
  2. 接收方總是有足夠大的快取空間，因而發送方發送視窗的大小由網路的擁塞程度來決定
  3. 以最大報文段MSS的個數為討論問題的單位，而不是以位元組為單位
- 若出現擁塞而不控制，整個網路的吞吐量將隨輸入負荷的增大而下降

發送方要維護一個擁塞視窗cwnd的狀態變數，其值取決于網路的擁塞程度，并且動態變化
- 擁塞視窗cwnd的維護原則：只要網路沒有出現擁塞，擁塞視窗就在增大一些；只要出現擁塞，擁塞視窗就減小一些
- 判斷出現網路擁塞的依據：沒有按時收到應當到達的確認報文（即發生超時重傳）
發送方將擁塞視窗作為發送視窗swnd，即swnd=cwnd
維護一個慢開始門限ssthresh狀態變數：
- 當cwnd<ssthresh時，使用慢開始演算法
- 當cwnd>ssthresh時，停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法
- 當cwnd=ssthresh時，既可以使用慢開始演算法，也可以使用擁塞避免演算法
四種擁塞控制演算法：慢開始(slow-start)、擁塞避免(congestion avoidance)、快重傳(fast retransmit)、快恢復(fast recovery)
- 若重傳計時器超時，則判斷網路可能出現擁塞：
  1. 將ssthresh值更新為發生擁塞時cwnd的一半
  2. 將cwnd值減小為1，并重新開始慢開始演算法
- 慢開始
  - 慢開始演算法下，擁塞視窗數量隨著傳播輪次指數增長，不斷翻倍
  - 慢開始是指一開始的報文段少，而不是擁塞視窗增長速度滿
- 擁塞避免
  - 擁塞避免演算法下，擁塞視窗數量隨著傳播輪次，不斷+1，線性增長
  - 擁塞避免演算法無法完全避免擁塞，只是讓擁塞視窗線性增長，網路不容易出現擁塞
  ---------------慢開始和擁塞避免演算法是最開始出現的---------------
  
  有時個別報文段丟失會被誤認為發送擁塞，錯誤減小擁塞演算法，降低效率，為了解決這個問題，增加了后兩個演算法
- 快重傳
  - 快重傳演算法可以讓發送方盡快知道發生了個別報文段的丟失
  - 快重傳就是讓發送方盡快開始重傳，而不是等待超時重傳計時器超時再重傳
    - 要求接收方不要等待發送資料時才進行稍待確認，而是要立即確認，
    - 即使收到了失序的報文段也要立即發出對已收到的報文段的重復確認，
    - 發送方一旦受到了三個連續的重復確認，就將相應的報文段立即重傳，而不是等待該報文段的超時重傳計時器超時再重傳
    - 快重傳可以使整個網路的吞吐量提高20%
- 快恢復
  - 發送端收到了三個重復確認，就知道現在只是丟失了個別報文段，啟動快恢復演算法，
  - 發送方將慢開始門限ssthresh值和擁塞視窗cwnd值調整為當前視窗的一半；開始執行擁塞避免演算法
  - 也有的快恢復實作十八恢復開始時二點擁塞視窗值cwnd增大一些，也就是ssthresh+3
    - 既然發送方收到3個重復確認，表面有3個資料報文段已經離開了網路
    - 這三個報文段不再消耗網路資源而是停留在接收快取中
    - 所以現在的網路不是堆積了報文段，而是減少了，可以把視窗擴大些
TCP的流量控制
- 流量控制說白了就是讓發送方不要傳的那么快，太快了來不及接收
- 利用滑動視窗可以很方便地在TCP連接上實作對發送方的流量控制
- - seq=1 DATA：seq取值1，表示TCP報文段資料載荷的第一個位元組的序號是1
  - DATA表示該報文段為TCP資料報文段
- - ACK：TCP報文段首部中的標志位，取值1表示這是TCP確認報文段
  - ack：TCP報文段首部中的確認號欄位，取值201表示序號201以前都正確接受，等待接受201后的資料
  - rwnd：TCP報文段首部中的視窗欄位，取值300表示，接受視窗改為300
- 只要TCP連接的一方，收到對方的零視窗通知，就啟動一個持續計時器，若超時，就發送一個零視窗探測報文（只攜帶1位元組資料），接收方在收到探測報文段時，給出自己的接收視窗值，若依然是0，就重啟計時器，
- 事實上，TCP規定，即使接收視窗為0，也必須接收零視窗探測報文段、確認報文段、帶有緊急資料的報文段，
- 零視窗探測報文段也有重傳計時器，超時就重傳，

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