TCP的擁塞控制和流量控制以及滑動窗口

TCP 的擁塞控制和流量控制以及滑動窗口的關(guān)系如下：

• 擁塞控制是 TCP 為了避免網(wǎng)絡(luò)擁塞而采取的一種機(jī)制，它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送速率來估算一個擁塞窗口（cwnd），并根據(jù)慢啟動和擁塞避免等算法來調(diào)整 cwnd 的大小。cwnd 表示發(fā)送方可以發(fā)送的最大字節(jié)數(shù)。

• 流量控制是 TCP 為了保證接收方不會被數(shù)據(jù)淹沒而采取的一種機(jī)制，它由接收方維護(hù)一個接收窗口（rwnd），并在每個 ACK 報文中通知發(fā)送方當(dāng)前的 rwnd 的大小。rwnd 表示接收方緩沖區(qū)中的可用空間。

• 滑動窗口是 TCP 實現(xiàn)流量控制和擁塞控制的一種方法，它由發(fā)送方維護(hù)一個窗口大小，該大小等于 cwnd 和 rwnd 中的較小值。滑動窗口表示發(fā)送方可以發(fā)送的未確認(rèn)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。

簡而言之，擁塞控制和流量控制是 TCP 的不同功能，它們都影響滑動窗口的大小。

滑動窗口協(xié)議是一種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它可以保證數(shù)據(jù)包的可靠和有序的傳送，同時提高傳輸效率?；瑒哟翱趨f(xié)議的基本原理是：

• 發(fā)送方和接收方都維護(hù)一個窗口大小，表示可以發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。

• 每個數(shù)據(jù)包都有一個順序號，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)包的位置和順序。

• 接收方在收到數(shù)據(jù)包后，會發(fā)送一個確認(rèn)報文（ACK）給發(fā)送方，表示已經(jīng)收到了哪些數(shù)據(jù)包。

• 發(fā)送方根據(jù)接收方的 ACK 報文來調(diào)整自己的窗口大小和位置，以及發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包。

• 如果發(fā)送方?jīng)]有收到接收方的 ACK 報文，或者收到了重復(fù)的 ACK 報文，表示有數(shù)據(jù)包丟失或延遲，發(fā)送方會重傳丟失或延遲的數(shù)據(jù)包。

滑動窗口協(xié)議可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，避免數(shù)據(jù)包的重復(fù)或丟失，同時實現(xiàn)流量控制和擁塞控制。

擁塞控制算法

1. 擁塞控制算法是一種機(jī)制，它可以控制數(shù)據(jù)包進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的速率，以避免網(wǎng)絡(luò)擁塞和性能下降。TCP 使用了多種擁塞控制算法，其中最基本的是慢啟動和擁塞避免算法，它們都基于加性增加/乘性減少（AIMD）的原則，即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)沒有擁塞時，發(fā)送方逐漸增加擁塞窗口（cwnd）的大小，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，發(fā)送方大幅減小 cwnd 的大小。
   (AIMD)

   
   

1. 下面是一個慢啟動和擁塞避免算法的示例圖，其中橫軸表示傳輸輪次（time），縱軸表示 cwnd 的大小?？梢钥吹剑陂_始時，cwnd 的大小按照指數(shù)增長 的值（8），然后進(jìn)入擁塞避免階段，cwnd 的大小按照線性增長。在第 9 輪時，出現(xiàn)了超時重傳，此時 ssthresh 的值減半（4）（圖錯了），cwnd 的值重置為 1，重新進(jìn)入慢啟動階段。

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• 慢啟動和擁塞避免算法是 TCP 的基本擁塞控制算法，它們的工作原理如下：

  慢啟動算法是在 TCP 連接建立時或出現(xiàn)超時重傳時使用的，它的目的是逐漸探測網(wǎng)絡(luò)的容量，避免一開始就發(fā)送過多的數(shù)據(jù)包導(dǎo)致?lián)砣Ｂ龁铀惴ǖ奶攸c是每經(jīng)過一個往返時間（RTT），發(fā)送方就將擁塞窗口（cwnd）的大小翻倍，即指數(shù)增長。

  擁塞避免算法是在 TCP?連接達(dá)到一個閾值（ssthresh）后使用的，它的目的是在保持高效利用網(wǎng)絡(luò)資源的同時，避免引起網(wǎng)絡(luò)擁塞。擁塞避免算法的特點是每經(jīng)過一個 RTT，發(fā)送方就將 cwnd 的大小增加一個最大報文段（MSS）的大小，即線性增長。

1. 除了慢啟動和擁塞避免算法，TCP 還有其他一些擁塞控制算法，例如快速重傳和快速恢復(fù)算法，它們可以在出現(xiàn)數(shù)據(jù)包丟失或延遲時，更快地恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸1。還有一些改進(jìn)的擁塞控制算法，例如新泰勒算法（NewReno）、立方體算法（CUBIC）、復(fù)合算法（Compound）等，它們可以根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和需求來調(diào)整 cwnd 的變化策略。

2. 除了 TCP 之外，還有一些其他的協(xié)議或技術(shù)也使用了擁塞控制算法，例如滑動窗口協(xié)議、漏桶算法、令牌桶算法等，它們都有各自的優(yōu)缺點和適用場景。漏洞算法和令牌桶算法

漏桶算法和令牌桶算法是兩種常用的流量控制算法，它們的區(qū)別主要在于：

• 漏桶算法是以固定的速率處理請求，不允許突發(fā)流量，當(dāng)請求超過處理能力時，會丟棄新的請求。漏桶算法適合總量控制和平滑處理。

• 令牌桶算法是以恒定的速率向桶中添加令牌，請求需要消耗令牌才能被處理，當(dāng)桶中有足夠的令牌時，可以允許一定程度的突發(fā)流量，當(dāng)桶中沒有令牌時，會拒絕服務(wù)。令牌桶算法適合速率控制和應(yīng)對突發(fā)流量。