[网络协议]TCP的拥塞控制

TCP拥塞控制

目的：提高网络利用率，降低丢包率，保障网络资源对每条数据流的公平性

网络拥塞：在某段时间内，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，就会导致网络性能变差。

拥塞控制的最终受控变量：发送端向网络一次连续写入的数据量，称为SWND。（发送窗口）

TCP报文段的数据部分最大长度称为SMSS。

SWND限制了发送端能连续发送的TCP报文数量。

对于SWND的选择，如果过小则会造成明显的网络延迟，如果过大则容易造成网络拥塞。

SWND的值由接收方的接收告知窗口（RWND）和发送端的拥塞窗口（CWND）中的较小值所决定。

四种拥塞控制算法：

慢启动

慢启动：在TCP建立连接后，CWND将被初始化值为IW（2~4个SMSS），每次发送端收到一个接收端的确认，CWND就会增加 CWND+=min(N,SMSS)

N为此次确认中包含的之前未被确定的字节数。

这样 CWND就按指数形式扩大，此为慢启动。

使用慢启动的原因：TCP模块刚开始发送数据不知道网络的实际情况，就需要一种试探性的方式平滑的增加CWND的大小。

慢启动门限：ssthresh；当CWND超过该值时，TCP拥塞控制将进入拥塞避免阶段。

拥塞避免

拥塞避免：使得CWND按照线性方式增加，从而减缓其扩大。

两种实现方式：

注释：RTT（往返时延。是指数据从网络一端传到另一端所需的时间。通常，时延由发送时延、传播时延、排队时延、处理时延四个部分组成。）

①：在每个RTT时间内按照CWND+=min(N,SMSS) 计算新的CWND，不论该RTT时间内发送端收到了多少次确认

②：每收到一个对新数据的确认报文，就按 CWND+=SMSS*SMSS/CWND 来更新CWND。

以上为在发送端为检测到拥塞时采用的积极避免拥塞的方法。

发送端判断发送拥塞的依据：

• 传输超时，或者TCP重穿定时器溢出 （使用慢启动和拥塞避免）
• 接收到重复的确认报文段 （使用快重传和快恢复）

第一种情况，传输超时，将执行重传并调整ssthresh ：

? ssthresh=max(FlightSize/2 , 2*SMSS )

? CWMD<=SMSS

FlightSize为已经发送但未收到确认的字节数。之后CWMD小于SMSS，也小于ssthresh，再次进入慢启动阶段

快重传和快恢复

很多时候，发送端会收到重复的确认报文段，可能是TCP报文段丢失或者接收端收到乱序的的TCP段并重排，此时拥塞控制需要进行判断网络是否真正发送了拥塞

具体判断方法：

发送端如果连续收到三个重复的确认报文段，认为拥塞发送，然后启动快重传和快恢复

1）：当收到三个重复的确认报文时，重新计算ssthresh（ ssthresh=max(FlightSize/2 , 2*SMSS ) ），然后立即重传丢失的报文，重新设置 CWND=sshthresh+3*SMSS

2）：每收到一个重复的确认时，设置 CWND=CWND+SMSS ,此时发送端可以重新发送TCP报文段

3）：当收到新的数据确认时，设置SWND=ssthresh，（ssthresh为第一步计算得到的新的慢启动门限值）

在快重传和快恢复完成后，拥塞控制进入拥塞避免阶段

附：
HTTP的请求头
HTTP请求：

第一行为请求行，其请求头（9种）有一下几种：

其中 GET/HEAD/OPTIONS/TRACE视为安全的方法，只获取资源信息，不对服务器进行修改。