拥塞控制原理慢算法

❶ 在tcp的拥塞控制中，什么是慢启动，加速递减和拥塞避免

为了防止网络的拥塞现象，TCP提出了一系列的拥塞控制机制。最初由V. Jacobson在1988年的论文中提出的TCP的拥塞控制由“慢启动(Slow start)”和“拥塞避免(Congestion avoidance)”组成，后来TCP Reno版本中又针对性的加入了“快速重传(Fast retransmit)”、“快速恢复(Fast Recovery)”算法，再后来在TCP NewReno中又对“快速恢复”算法进行了改进，近些年又出现了选择性应答( selective acknowledgement,SACK)算法，还有其他方面的大大小小的改进，成为网络研究的一个热点。

TCP的拥塞控制主要原理依赖于一个拥塞窗口(cwnd)来控制，在之前我们还讨论过TCP还有一个对端通告的接收窗口(rwnd)用于流量控制。窗口值的大小就代表能够发送出去的但还没有收到ACK的最大数据报文段，显然窗口越大那么数据发送的速度也就越快，但是也有越可能使得网络出现拥塞，如果窗口值为1，那么就简化为一个停等协议，每发送一个数据，都要等到对方的确认才能发送第二个数据包，显然数据传输效率低下。TCP的拥塞控制算法就是要在这两者之间权衡，选取最好的cwnd值，从而使得网络吞吐量最大化且不产生拥塞。

由于需要考虑拥塞控制和流量控制两个方面的内容，因此TCP的真正的发送窗口=min(rwnd, cwnd)。但是rwnd是由对端确定的，网络环境对其没有影响，所以在考虑拥塞的时候我们一般不考虑rwnd的值，我们暂时只讨论如何确定cwnd值的大小。关于cwnd的单位，在TCP中是以字节来做单位的，我们假设TCP每次传输都是按照MSS大小来发送数据的，因此你可以认为cwnd按照数据包个数来做单位也可以理解，所以有时我们说cwnd增加1也就是相当于字节数增加1个MSS大小。

慢启动：最初的TCP在连接建立成功后会向网络中发送大量的数据包，这样很容易导致网络中路由器缓存空间耗尽，从而发生拥塞。因此新建立的连接不能够一开始就大量发送数据包，而只能根据网络情况逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。具体来说，当新建连接时，cwnd初始化为1个最大报文段(MSS)大小，发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据，每当有一个报文段被确认，cwnd就增加1个MSS大小。这样cwnd的值就随着网络往返时间(Round Trip Time,RTT)呈指数级增长，事实上，慢启动的速度一点也不慢，只是它的起点比较低一点而已。

❷ 现在linux系统中用的是什么拥塞控制算法

2拥塞（congestion）

般说通信网太组网络性能降低种情况叫拥塞

1本质：资源需求 >用资源——拥塞现表示荷载超资源承受能力

2、拥塞产原

主要原通信量往往突发

输入应输；

n慢速处理器；

n低带宽线路

n3、解决办

n针某素解决案能提高网络性能起点点处甚至能仅仅转移影响性能瓶颈；
n需要全面考虑各素

1显两种克服：增加资源降低负荷（拒绝某些服务）

管理（尽能避免）拥塞：主机能恒定速率发送信息；通信量整形（强迫组某种更预见性速率传送）

4、n拥塞控制与流量控制差别

n拥塞控制（congestion control）需要确保通信网能够承载用户提交通信量全局性问题涉及主机、路由器等素；

n流量控制（flow control）与点点通信量关主要解决快速发送与慢速接收问题局部问题般都基于反馈进行控制

二、拥塞控制基本原理

n根据控制论拥塞控制两类

n1、环控制

n通设计解决问题避免拥塞发；

n拥塞控制考虑网络前状态；

n2、闭环控制

n基于反馈机制；

n3、工作程

n监控系统发现何何发拥塞；

n发拥塞消息传给能采取作站点；

n调整系统操作解决问题

n4、衡量网络否拥塞参数

n缺乏缓冲区造丢包率；

n平均队列度；

n超重传包数目；

n平均包延迟；

n包延迟变化（Jitter）

n5、反馈

n向负载发源发送告警包；

n包结构保留位或域用表示发拥塞旦发拥塞路由器所输包置位向邻居告警；

n主机或路由器主、周期性发送探报（probe）查询否发拥塞

6、n拥塞预防策略——流量整形（Traffic Shaping）

n环控制

❸ 常见的tcp拥塞控制有哪几种算法

慢启动：最初的TCP在连接建立成功后会向网络中发送大量的数据包，这样很容易导致网络中路由器缓存空间耗尽，从而发生拥塞。因此新建立的连接不能够一开始就大量发送数据包，而只能根据网络情况逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。具体来说，当新建连接时，cwnd初始化为1个最大报文段(MSS)大小，发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据，每当有一个报文段被确认，cwnd就增加1个MSS大小。这样cwnd的值就随着网络往返时间(Round Trip Time,RTT)呈指数级增长，事实上，慢启动的速度一点也不慢，只是它的起点比较低一点而已。我们可以简单计算下：
开始 ---> cwnd = 1
经过1个RTT后 ---> cwnd = 2*1 = 2
经过2个RTT后 ---> cwnd = 2*2= 4
经过3个RTT后 ---> cwnd = 4*2 = 8
如果带宽为W，那么经过RTT*log2W时间就可以占满带宽。
拥塞避免：从慢启动可以看到，cwnd可以很快的增长上来，从而最大程度利用网络带宽资源，但是cwnd不能一直这样无限增长下去，一定需要某个限制。TCP使用了一个叫慢启动门限(ssthresh)的变量，当cwnd超过该值后，慢启动过程结束，进入拥塞避免阶段。对于大多数TCP实现来说，ssthresh的值是65536(同样以字节计算)。拥塞避免的主要思想是加法增大，也就是cwnd的值不再指数级往上升，开始加法增加。此时当窗口中所有的报文段都被确认时，cwnd的大小加1，cwnd的值就随着RTT开始线性增加，这样就可以避免增长过快导致网络拥塞，慢慢的增加调整到网络的最佳值。
上面讨论的两个机制都是没有检测到拥塞的情况下的行为，那么当发现拥塞了cwnd又该怎样去调整呢？
首先来看TCP是如何确定网络进入了拥塞状态的，TCP认为网络拥塞的主要依据是它重传了一个报文段。上面提到过，TCP对每一个报文段都有一个定时器，称为重传定时器(RTO)，当RTO超时且还没有得到数据确认，那么TCP就会对该报文段进行重传，当发生超时时，那么出现拥塞的可能性就很大，某个报文段可能在网络中某处丢失，并且后续的报文段也没有了消息，在这种情况下，TCP反应比较“强烈”：
1.把ssthresh降低为cwnd值的一半
2.把cwnd重新设置为1
3.重新进入慢启动过程。
从整体上来讲，TCP拥塞控制窗口变化的原则是AIMD原则，即加法增大、乘法减小。可以看出TCP的该原则可以较好地保证流之间的公平性，因为一旦出现丢包，那么立即减半退避，可以给其他新建的流留有足够的空间，从而保证整个的公平性。
其实TCP还有一种情况会进行重传：那就是收到3个相同的ACK。TCP在收到乱序到达包时就会立即发送ACK，TCP利用3个相同的ACK来判定数据包的丢失，此时进行快速重传，快速重传做的事情有：
1.把ssthresh设置为cwnd的一半
2.把cwnd再设置为ssthresh的值(具体实现有些为ssthresh+3)
3.重新进入拥塞避免阶段。
后来的“快速恢复”算法是在上述的“快速重传”算法后添加的，当收到3个重复ACK时，TCP最后进入的不是拥塞避免阶段，而是快速恢复阶段。快速重传和快速恢复算法一般同时使用。快速恢复的思想是“数据包守恒”原则，即同一个时刻在网络中的数据包数量是恒定的，只有当“老”数据包离开了网络后，才能向网络中发送一个“新”的数据包，如果发送方收到一个重复的ACK，那么根据TCP的ACK机制就表明有一个数据包离开了网络，于是cwnd加1。如果能够严格按照该原则那么网络中很少会发生拥塞，事实上拥塞控制的目的也就在修正违反该原则的地方。
具体来说快速恢复的主要步骤是：
1.当收到3个重复ACK时，把ssthresh设置为cwnd的一半，把cwnd设置为ssthresh的值加3，然后重传丢失的报文段，加3的原因是因为收到3个重复的ACK，表明有3个“老”的数据包离开了网络。
2.再收到重复的ACK时，拥塞窗口增加1。
3.当收到新的数据包的ACK时，把cwnd设置为第一步中的ssthresh的值。原因是因为该ACK确认了新的数据，说明从重复ACK时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态。
快速重传算法首次出现在4.3BSD的Tahoe版本，快速恢复首次出现在4.3BSD的Reno版本，也称之为Reno版的TCP拥塞控制算法。
可以看出Reno的快速重传算法是针对一个包的重传情况的，然而在实际中，一个重传超时可能导致许多的数据包的重传，因此当多个数据包从一个数据窗口中丢失时并且触发快速重传和快速恢复算法时，问题就产生了。因此NewReno出现了，它在Reno快速恢复的基础上稍加了修改，可以恢复一个窗口内多个包丢失的情况。具体来讲就是：Reno在收到一个新的数据的ACK时就退出了快速恢复状态了，而NewReno需要收到该窗口内所有数据包的确认后才会退出快速恢复状态，从而更一步提高吞吐量。
SACK就是改变TCP的确认机制，最初的TCP只确认当前已连续收到的数据，SACK则把乱序等信息会全部告诉对方，从而减少数据发送方重传的盲目性。比如说序号1，2，3，5，7的数据收到了，那么普通的ACK只会确认序列号4，而SACK会把当前的5，7已经收到的信息在SACK选项里面告知对端，从而提高性能，当使用SACK的时候，NewReno算法可以不使用，因为SACK本身携带的信息就可以使得发送方有足够的信息来知道需要重传哪些包，而不需要重传哪些包。

❹ TCP拥塞控制中慢启动算法的阈值是怎么确定的

阀值(threshold)，初始时该参数为64KB。当一次超时发生的时候，阀值被设置为当前拥塞窗口的一半，而拥塞窗口被重置为一个最大数据段。然后使用慢启动算法来决定网络的处理能力，不过当增长到阀值的时候便停止。从这个点开始，每一此成功的传输都会使拥塞窗口线性地增长(即每次突发数据仅增长一个最大数据段)，而不是成倍地增长。实际上，这个算法是在猜测，将拥塞窗口减小一半可能是可以接受的，然后再从这点开始慢慢地往上增长。

如果不再发生超时的话，则拥塞窗口将继续线性增长，知道达到接收方准许窗口的大小。在这个点上，它将停止增长，而且，只要不再发生超时并且接收方的窗口大小不改变大小，则拥塞窗口保持不变。顺便提一下，如果一个ICMP SOURCE QUENCH分组到来并且被传递给TCP，则这个时间将被当作超时一样来对待。

❺ 简述拥塞控制的四种基本算法

慢开始,拥塞避免,快重传,快恢复.
首先要明白什么TCP协议可靠传输,还有什么是拥塞窗口:表示当前发送数据的上限,但是它会根据网络好坏状况动态改变.
慢开始:简单的说,开始传输时,传输的数据由小到大递增到一个值(即发送窗口由小到大(指数增长)逐渐增大到拥塞窗口的数值).
拥塞避免:数据发送出去,并发到接收方发回来的确认收到,拥塞窗口每次值加1地线性增大.
快重传:数据传输时(数据被分成报文,每个报文都有个序号),中间的一部分丢失接收方没收到,接收方连续接到后面的数据,则发回对丢失前的数据的重复确认,这样发送方就知道有部分数据丢失了,于是从丢失出重传数据.
快恢复:快恢复是与快重传配合的算法,在发生数据丢失时,发送方收到接收方发回的三个重复确认信息时,就把每次传输的数据量减为原来的一半,拥塞窗口也修改为这个值,然后又开始拥塞避免的算法.

❻ tcp如何实现拥塞控制

TCP拥塞控制是传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写TCP）避免网络拥塞的算法，是互联网上主要的一个拥塞控制措施。它使用一套基于线增积减模式的多样化网络拥塞控制方法（包括慢启动和拥塞窗口等模式）来控制拥塞。在互联网上应用中有相当多的具体实现算法。

在TCP中，拥塞窗口（congestion window）是任何时刻内确定能被发送出去的字节数的控制因素之一，是阻止发送方至接收方之间的链路变得拥塞的手段。他是由发送方维护，通过估计链路的拥塞程度计算出来的，与由接收方维护的接收窗口大小并不冲突。

1、慢开始算法：

简单的说，开始传输时，传输的数据由小到大递增到一个值(即发送窗口由小到大(指数增长)逐渐增大到拥塞窗口的数值)。

2、拥塞避免算法：

数据发送出去，并发到接收方发回来的确认收到，拥塞窗口每次值加1地线性增大。

3、快重传算法：

数据传输时(数据被分成报文，每个报文都有个序号)，中间的一部分丢失接收方没收到，接收方连续接到后面的数据，则发回对丢失前的数据的重复确认，这样发送方就知道有部分数据丢失了，于是从丢失出重传数据。

4、快恢复算法：

快恢复是与快重传配合的算法，在发生数据丢失时，发送方收到接收方发回的三个重复确认信息时，就把每次传输的数据量减为原来的一半，拥塞窗口也修改为这个值,然后又开始拥塞避免的算法。

❼ 在TCP的拥塞控制中,什么是慢开始、拥塞避免、快重传和快恢复算法

慢开始：在主机刚刚开始发送报文段时可先将拥塞窗口cwnd设置为一个最大报文段MSS的数值。在每收到一个对新的报文段的确认后，将拥塞窗口增加至多一个MSS的数值。

拥塞避免：当拥塞窗口值大于慢开始门限时，停止使用慢开始算法而改用拥塞避免算法。

快重传算法：发送端只要一连收到三个重复的ACK即可断定有分组丢失了，就应该立即重传丢手的报文段而不必继续等待为该报文段设置的重传计时器的超时。

接下来执行的不是慢启动算法而是拥塞避免算法。这就是快速恢复算法。.

防止拥塞的方法

（1）在传输层可采用：重传策略、乱序缓存策略、确认策略、流控制策略和确定超时策略。

（2）在网络层可采用：子网内部的虚电路与数据报策略、分组排队和服务策略、分组丢弃策略、路由算法和分组生存管理。

（3）在数据链路层可采用：重传策略、乱序缓存策略、确认策略和流控制策略。

❽ 计算机网络原理 简述TCP拥塞控制中慢启动的过程

TCP采用慢开始和拥塞避免的方法控制发送
慢开始的思路是，先测试一下，在由小到大的增大发送窗口
具体的：预先设置一个慢开始门限，ssthresh(用于控制拥塞）
先设拥塞窗口cwnd=1，发送第一个报文，收到确认后把cwnd设为2，在发送，收到回复后，再把cwnd增加2个，即，收到回复后就把cwnd增加一倍，这就是慢开始算法
当cwnd>ssthresh就停止上述的慢开始算法而使用拥塞避免算法
拥塞避免算法就是每收到一个回复后就把cwnd加1，直到出现拥塞
无论在慢开始还是拥塞避免时只要出现拥塞就把ssthresh设为原值的一半（这就是乘法减小)并把cwnd设为1，在执行慢开始算法，重复上述过程

❾ TCP的拥塞控制算法中,请简述慢开始算法和拥塞避免算法的基本思想

慢开始算法:
cwnd每收到一个acknowledge增加1
拥塞避免算法
当cwnd达到或者超过当前设定的threshold后，cwnd每个RTT增加1。
如果发生timeout, cwnd = 1，threshold=cwnd/2. 重新进入慢开始。
如果收到3个重复的acknowledgement, cwnd = threshold = cwnd/2.