一、TCP流量控制（Flow Control）

定義：通過調節發送方的發送速率，確保接收方能夠及時處理數據，避免緩沖區溢出。
本質：解決發送方與接收方之間的"端到端"速率匹配問題。

1. 實現機制：滑動窗口協議

• 窗口大小（Window Size）：接收方通過TCP報文段中的窗口字段告知發送方自己當前的接收緩沖區可用空間。
• 動態調整過程：
  1. 接收方收到數據后，在ACK中反饋剩余緩沖區大小（即窗口大小）。
  2. 發送方根據窗口大小限制發送數據量，窗口為0時暫停發送。
• 示例：若接收方緩沖區大小為1000字節，已占用400字節，則窗口大小為600字節，發送方最多發送600字節數據。

2. 關鍵問題與解決方案

• 窗口關閉（Zero Window）：當接收方緩沖區滿時，發送窗口為0的ACK，發送方進入等待狀態。
  • 解決：接收方定期發送"窗口探測報文"（Window Probe），通知發送方窗口更新。
• 糊涂窗口綜合征（Silly Window Syndrome）：接收方頻繁發送小窗口通知，導致發送方發送大量小包，浪費網絡資源。
  • 解決：
    • 接收方策略：緩沖區達到一半或最大段大小（MSS）時再通知窗口更新。
    • 發送方策略：使用Nagle算法，將小包合并為大包發送。

二、TCP擁塞控制（Congestion Control）

定義：通過監控網絡負載情況，動態調整發送方的發送速率，避免網絡擁塞（如分組丟失、延遲激增）。
本質：解決網絡中多發送方與路由器之間的"全局"流量管理問題。

1. 核心算法：四階段控制模型

• 1. 慢開始（Slow Start）

  • 初始擁塞窗口（cwnd）設為1個MSS，每次收到ACK后cwnd按指數增長（×2）。
  • 觸發條件：連接建立或超時重傳后。
  • 閾值（ssthresh）：當cwnd超過ssthresh時，切換到擁塞避免階段。

• 2. 擁塞避免（Congestion Avoidance）

  • cwnd按線性增長（每輪RTT增加1個MSS），避免網絡負載激增。
  • 當檢測到丟包時，進入快重傳或慢開始。

• 3. 快重傳（Fast Retransmit）

  • 若收到3個重復ACK，認為分組丟失，立即重傳而不等待超時。
  • 重傳后將ssthresh設為當前cwnd的一半，cwnd設為ssthresh，進入快恢復。

• 4. 快恢復（Fast Recovery）

  • 不執行慢開始，直接從擁塞避免階段繼續，cwnd線性增長。

2. 擁塞檢測機制

• 丟包檢測：
  • 超時（Timeout）：未收到ACK且等待時間超過閾值，認為嚴重擁塞，觸發慢開始。
  • 重復ACK：收到3次相同ACK，認為分組丟失，觸發快重傳。

三、流量控制與擁塞控制的對比

維度	流量控制	擁塞控制
目標	防止接收方緩沖區溢出	防止網絡整體擁塞
控制范圍	端到端（發送方與接收方之間）	全局（整個網絡路徑）
觸發因素	接收方緩沖區容量	網絡中路由器隊列溢出、分組丟失
關鍵參數	接收窗口（rwnd）	擁塞窗口（cwnd）、閾值（ssthresh）
實現方式	接收方反饋窗口大小	發送方主動調整發送速率
典型算法	滑動窗口協議	慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復

四、實際應用與案例

• 流量控制場景：手機APP與服務器通信時，若手機內存有限，服務器需根據手機反饋的窗口大小調整發送速率，避免APP崩潰。
• 擁塞控制場景：當網絡中多個用戶同時下載大文件時，TCP通過擁塞控制算法自動降低每個連接的發送速率，避免路由器擁塞導致全網癱瘓。

五、總結

TCP通過流量控制和擁塞控制的協同工作，在復雜網絡環境中實現了可靠性與效率的平衡：

• 流量控制確保數據"送得進去"（接收方處理能力）；
• 擁塞控制確保數據"送得出去"（網絡路徑通暢）。
  兩者缺一不可，共同構成了TCP協議在互聯網中穩定運行的核心基礎。

六、整體流程

最開傳送數據的時候，會采用慢開始算法，執行到我們的擁塞窗口的值，達到慢開始門限的值之后，就開始執行擁塞避免算法，擁塞避免執行到什么時候呢？這時候分為兩種情況：第一種是發生超時，第二種是收到3個ACK（確認）分組。發生超時的時候，它會將慢開始的門限值變為當前擁塞窗口（cwnd）的一半，同時將擁塞窗口的值變為1，重新執行慢開始算法。同樣的，達到慢開始門限值之后，執行擁塞避免算法，這是第一種情況，發生超時的情況。第二種情況就是收到3個確認的分組，這種情況的話，它會將它慢開始的門限值變為當前擁塞窗口的一半，同時也將擁塞窗口的值變為當前擁塞窗口的一半，也就是和調整后的慢開始門限值相同。這時候執行的是快恢復算法。

為什么在TCP的擁塞控制中，如果發生了丟包，接收端會向發送端發送3個ACK，而不是2個或者4個，偏偏是3個？

• 背景：TCP 的擁塞控制機制需要在快速檢測丟包和避免過度反應之間取得平衡。
• 解釋：
• 兩個重復 ACK：可能不足以表明丟包的嚴重性，容易導致誤判。
• 三個重復 ACK：是一個合理的閾值，既能有效檢測丟包，又能避免因偶然的網絡波動而觸發不必要的重傳。
• 四個或更多重復 ACK：雖然可以進一步減少誤判，但會增加檢測丟包的延遲，降低網絡效率。

七、檢測

可以自己試著做一下，下面的這道題，檢測自己是否真正掌握了擁塞控制的整體流程

答案：