TCP的重传机制、流量控制与拥塞控制

逃离我推掉我的手 2023-09-28 09:04 128阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  tcp的重传机制
 *   *  （1）超时重传
     *  （2）快速重传（这个也是一种tcp拥塞控制算法）
 *  tcp的流量控制
 *  为啥有了流量控制，还需要拥塞控制
 *  tcp的拥塞控制
 *   *  （1）慢开始算法
     *  （2）拥塞避免算法
     *  （3）快重传算法
     *  （4）快恢复算法
 *  总结

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## 前言 ##

> TCP相比UDP最大的不同点之一就是TCP具有流量控制和拥塞控制，我们以本文来对二者进行一个总结。  
> 注：想详细学习者，请移步b站湖科大计算机网络视频（非广告、非常良心的课程）。

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## tcp的重传机制 ##

### （1）超时重传 ###

*  当发送一条tcp报文段的时候，会启动一个超时计时器，如果超时计时器计时结束，仍然没收到确认报文段，认为接收端没收到报文，触发超时重传；

### （2）快速重传（这个也是一种tcp拥塞控制算法） ###

*  确认报文段不再顺带发送，而是立刻发送；
 *  当接收到不同顺序的报文段的时候，也会立刻发送对之前按照顺序接收的报文段的确认报文段；
 *  当发送端收到三次同样的确认报文段之后，会确定该报文段没有接收成功，触发快重传

## tcp的流量控制 ##

*  流量控制首先要引入滑动窗口；
 *  最原始的tcp连接数据传输是，发送一个报文段，接收到确认报文段，才能继续发送下一个报文段，这样效率很低，对网络资源的利用率不高；
 *  因此，引入滑动窗口概念，发送端维护发送窗口，接收端维护接收窗口，发送端先将报文发送到发送窗口中，发送窗口将数据发送到接收窗口，再读取到接收端的内存，这样添加了一个缓冲的类似于管道的机制，可以更好的利用网络资源；
 *  而虽然都想一直发送数据，但是接收端的接收能力是有限的，因此接收端采用流量控制的方式来调整发送窗口的大小，来控制流量；
 *  每次发送确认报文段的时候，都顺带发送自己的接收窗口大小，让发送窗口发送接收窗口大小的报文，通过这样来调节流量；

## 为啥有了流量控制，还需要拥塞控制 ##

*  因为发送窗口的大小不仅仅由接收窗口大小决定，当网络资源被其他的连接占用的时候，发生了阻塞，那么发送窗口就不能发送之前大小的数据，因为网络资源不足，继续发送数据，会导致接收端接收不到数据，或者发送端接收不到确认报文段，这样会触发重传，不断发送数据，恶性循环，造成问题；
 *  因此，要根据网络资源的拥塞，采用拥塞控制发送窗口大小，来更好的利用网络资源。

## tcp的拥塞控制 ##

*  拥塞控制维护一个拥塞窗口，该大小是动态变化的，如果当前网络不拥塞，拥塞窗口就会变大，拥塞就变小，而拥塞窗口大小调整由四种拥塞控制算法决定（慢开始，拥塞避免，快重传，快恢复）；
 *  这个时候发送窗口大小为拥塞窗口和接收窗口的最小值；
 *  做个假设，发送窗口仅仅由拥塞窗口控制，即二者相等，并且接收窗口不考虑；
 *  给定一个慢开始门限；
 *  触发超时重传，即表明发生拥塞。

### （1）慢开始算法 ###

*  拥塞窗口小于慢开始门限的时候，每轮报文传输后，拥塞窗口采用慢开始算法进行增长，成指数增长（1，2，4，8，16 …）；

### （2）拥塞避免算法 ###

*  当拥塞窗口大于慢开始门限的时候，每轮报文传输后，拥塞窗口采用拥塞避免算法进行增长，成线性增长（16，17，18，19，20 …），如果发生超时重传（网络拥塞），慢开始门限变为当前拥塞窗口的一半，拥塞窗口变为1，然后慢开始，拥塞避免；

### （3）快重传算法 ###

*  单纯的用超时重传来证明网络出现拥塞是不准确的，有可能报文丢失并不是拥塞造成的，这种会错误判断，导致效率下降；
 *  可以采用快重传算法，提高效率；
 *  不再顺带发送确认报文段，而是收到报文段后立刻发送确认报文段；
 *  即使收到的报文段不是按照顺序的，也要发送按照顺序的最后一次的确认报文段；
 *  如果发送端连续三次接收到相同的报文段，触发重传机制，说明他认为对方没有接收到该报文段，重传。

### （4）快恢复算法 ###

*  触发快重传，而不是网络拥塞，到达报文段丢失的点，开始使用快恢复算法，慢开始门限和拥塞窗口同时变为当前拥塞窗口的一半，并开始进行拥塞避免算法。

## 总结 ##

本文介绍了TCP的流量控制与拥塞控制，希望能给你带来帮助。

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