TCP擁塞機(jī)制
明確作用
TCP的擁塞機(jī)制解決的是網(wǎng)絡(luò)延時(shí)突然增加，觸發(fā)大量的數(shù)據(jù)重傳涡上，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)加重問(wèn)題
如何實(shí)現(xiàn)
擁塞窗口(cwnd)
TCP的擁塞控制主要依賴于一個(gè) 擁塞窗口(cwnd) 來(lái)控制
窗口值的大小代表著能夠發(fā)送出去的但還沒(méi)有收到ACK(Acknowledgement確認(rèn)字符)的最大數(shù)據(jù)報(bào)文段趾断，顯然窗口越大那么數(shù)據(jù)發(fā)送的速度也就越快，但是也越可能使得網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞
四個(gè)核心算法
1吩愧、慢啟動(dòng)
當(dāng)新建連接時(shí)芋酌，cwnd 初始化為1個(gè)最大 報(bào)文段(MSS) 大小，發(fā)送端開(kāi)始按照擁塞窗口大小發(fā)送數(shù)據(jù)雁佳，每當(dāng)有一個(gè)報(bào)文段被確認(rèn)脐帝，cwnd 就增加1個(gè)MSS大小。這樣 cwnd 的值就隨著網(wǎng)絡(luò)往返時(shí)間(Round Trip Time,RTT)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)糖权。
開(kāi)始 ---> cwnd = 1
經(jīng)過(guò)1個(gè)RTT后 ---> cwnd = 2*1 = 2
經(jīng)過(guò)2個(gè)RTT后 ---> cwnd = 2*2= 4
經(jīng)過(guò)3個(gè)RTT后 ---> cwnd = 4*2 = 8
2堵腹、擁塞避免
TCP是如何避免網(wǎng)絡(luò)擁塞的呢？
當(dāng) 擁塞窗口cwnd 達(dá)到一個(gè)閾值（慢啟動(dòng)門(mén)限(ssthresh)）時(shí)星澳，窗口大小不再呈指數(shù)上升疚顷，而是以線性上升。
此時(shí)當(dāng)窗口中所有的報(bào)文段都被確認(rèn)時(shí)募判，cwnd的大小加1荡含，cwnd的值就隨著RTT(往返時(shí)延) 開(kāi)始線性增加咒唆，這樣就可以避免增長(zhǎng)過(guò)快導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞。并由此慢慢地增加調(diào)整到網(wǎng)絡(luò)的最佳值
TCP認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)擁塞的主要依據(jù)是它重傳了一個(gè)報(bào)文段
3释液、快速重傳
當(dāng)發(fā)送方收到3個(gè)duplicate ACK（冗余ACK）時(shí)就開(kāi)啟重傳全释，而不用等到 RTO（重傳定時(shí)器） 超時(shí)，具體重傳操作如下：
- 把 ssthresh 設(shè)置為 cwnd 的一半
- 把 cwnd 再設(shè)置為 ssthresh 的值
- 重新進(jìn)入擁塞避免階段
實(shí)際上误债，當(dāng) 重傳定時(shí)器(RTO) 超時(shí)浸船，且還沒(méi)有得到數(shù)據(jù)確認(rèn)，TCP就會(huì)對(duì)該報(bào)文段進(jìn)行重傳寝蹈，具體重傳操作如下：
- 把 ssthresh 降低為 cwnd 值的一半
- 把 cwnd 重新設(shè)置為1
- 重新進(jìn)入慢啟動(dòng)過(guò)程
4李命、快速恢復(fù)
當(dāng)發(fā)送方至少收到了3個(gè)Duplicated Acks，TCP認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)也不那么糟糕箫老，可以快速恢復(fù)封字。
- 首先，TCP會(huì)把擁塞窗口的大小設(shè)置為 慢啟動(dòng)門(mén)限閥值 + 3個(gè)報(bào)文段大小耍鬓。即 cwnd = sshthresh + 3 * MSS（3的意思是確認(rèn)有3個(gè)冗余數(shù)據(jù)包被收到）
- 如果再收到 duplicated Acks阔籽，那么 cwnd = cwnd +1
- 如果收到了新的Ack，那么牲蜀，cwnd = sshthresh
- 進(jìn)入了擁塞避免的算法
以上就是TCP擁塞機(jī)制整體核心內(nèi)容
TCP如何保證包的順序傳輸
發(fā)送主機(jī)每次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)笆制，TCP就給每個(gè)數(shù)據(jù)包分配一個(gè)序列號(hào)并且在一個(gè)特定的時(shí)間內(nèi)等待接收主機(jī)對(duì)分配的這個(gè)序列號(hào)進(jìn)行確認(rèn)，
如果發(fā)送主機(jī)在一個(gè)特定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到接收主機(jī)的確認(rèn)涣达，則發(fā)送主機(jī)會(huì)重傳此數(shù)據(jù)包在辆。
接收主機(jī)利用序列號(hào)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，以便檢測(cè)對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有丟失或者亂序等度苔，接收主機(jī)一旦收到已經(jīng)順序化的數(shù)據(jù)匆篓，它就將這些數(shù)據(jù)按正確的順序重組成數(shù)據(jù)流并傳遞到高層進(jìn)行處理。
核心算法
- 為了保證數(shù)據(jù)包的可靠傳遞林螃，發(fā)送方必須把已發(fā)送的數(shù)據(jù)包保留在緩沖區(qū)
- 同時(shí)為每個(gè)已發(fā)送的數(shù)據(jù)包啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)定時(shí)器（重傳定時(shí)器RTO）
- 如在定時(shí)器超時(shí)之前收到了對(duì)方發(fā)來(lái)的應(yīng)答信息（可能是對(duì)本包的應(yīng)答奕删，也可以是對(duì)本包后續(xù)包的應(yīng)答）俺泣，則釋放該數(shù)據(jù)包占用的緩沖區(qū)
- 否則疗认，重傳該數(shù)據(jù)包，直到收到應(yīng)答或重傳次數(shù)超過(guò)規(guī)定的最大次數(shù)為止伏钠。
- 接收方收到數(shù)據(jù)包后横漏，先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，如果正確則把數(shù)據(jù)交給上層協(xié)議熟掂，然后給發(fā)送方發(fā)送一個(gè)累計(jì)應(yīng)答包缎浇，表明該數(shù)據(jù)已收到，如果接收方正好也有數(shù)據(jù)要發(fā)給發(fā)送方赴肚，應(yīng)答包也可放在數(shù)據(jù)包中捎帶過(guò)去素跺。
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