最近，我花了一些时间研究TCP/IP协议。主要原因是我对TCP/IP的长期理解仅限于三次握手，所以我希望能有更深入的了解。此外，TCP/IP和Linux系统级别的许多设计可用于中间件系统体系结构。例如，TCP拥塞控制算法也可以用于受响应时间限制的中间件。更深层次的是，TCP/IP协议等基础知识和原理技术都经过了长时间的测试。它们是前辈们智慧的结晶，可以给你很多灵感和帮助。
本文中将有一些缩写。由于问题的长度，你无法解释每个问题。如果您不理解其含义，请自行搜索并成为积极寻求知识的人。
TCP协议有两个重要的控制算法，一个是流控制，另一个是阻塞控制。
TCP协议通过滑动窗口执行流控制，该窗口控制发送方的发送速度，以便接收方可以接收和处理它。拥塞控制作用于整个网络。它可以防止过多的数据包被发送到网络，避免网络过载和网络拥塞。
拥塞算法需要掌握其状态机和四种算法。拥塞控制状态机有五种状态，即开放，无序，CWR，恢复和丢失状态。这四种算法是慢启动，拥塞避免，拥塞生成算法和快速恢复。
拥塞控制状态机
与TCP一样，拥塞控制算法也有自己的状态机。当发送方收到ACK时，Linux TCP通过状态机的状态确定其下一个行为。它应该减少拥塞窗口的cwnd大小，或保持cwnd不变，或继续增加cwnd。如果处理不当，可能会导致数据包丢失或超时。
1打开状态
Open状态是拥塞控制状态机的默认状态。在这种状态下，当ACK到达时，发送方根据拥塞窗口cwnd（拥塞窗口）是小于还是大于慢启动阈值ssthre threshold（慢启动阈值），根据慢启动或拥塞避免算法调整拥塞窗口。 ）。2无序状态
当发送方检测到DACK（重复确认）或SACK（选择性确认）时，状态机将转换到Disorder状态。在这种状态下，发送方遵循飞行中数据包保存的原则，即只有在旧数据包离开网络后才发送新数据包，也就是说，在发送方收到旧数据包的ACK之后，它会发送另一个包。新包装。
3 CWR状态
当发送方收到显示拥塞通知时，它不会立即减少拥塞窗口cwnd，而是将每个段减少两个ACK，直到窗口大小减半。当cwnd减少并且网络中没有重传分组时，该状态称为CWR（减少拥塞窗口）。 CWR状态可以转换为恢复或丢失状态。
4恢复状态
当发送方收到足够的（建议的三个）DACK（重复的确认）时，进入该状态。在这种状态下，每次接收到两个ACK时，拥塞窗口cnwd减少一个段，直到cwnd等于慢启动阈值ssthresh，即进入恢复状态时cwnd的大小的一半。发件人保持恢复状态，直到成功确认发送的所有数据段，然后发件人恢复到打开状态。重传超时可能会中断恢复状态并进入丢失状态。
5损失状态
当RTO（重传超时）到期时，发送方进入丢失状态。发送的所有数据都被标记为丢失，拥塞窗口cwnd被设置为段，并且发送方再次使用慢启动算法增加拥塞窗口cwnd。
丢失和恢复状态之间的区别在于，在:丢失状态中，在发送方设置为一个段之后拥塞窗口增加，而在恢复状态中，拥塞窗口只能减少。丢失状态不能被其他状态中断，因此在成功确认在丢失开始时传输的所有数据之后，发送方只能回退到打开状态。
四种算法
拥塞控制主要有四种算法：1）慢启动，2）拥塞避免，3）拥塞，4）快速恢复。这四种算法不是在一天内创建的。这四种算法的开发经历了很多时间，并且至今仍在进行优化。
慢速热启动算法 - 慢启动
所谓慢启动，即刚刚建立的TCP连接，一点一点地加速，并测试网络的承受能力，以免直接干扰网络通道的顺序。慢启动算法：
1）当建立连接时，首先用cwnd大小为1初始化拥塞窗口，指示可以发送MSS大小数据。
2）每当收到ACK时，cwnd大小增加1并线性上升。
3）每当往返延迟时间RTT（往返时间）通过时，cwnd大小直接加倍，乘以2，并且索引增加。
4）还有一个ssthresh（慢启动阈值），这是cwnd>时的上限
=ssthresh，它将进入“拥塞避免算法”（此算法将在后面提到）
拥塞避免算法 - 拥塞避免
如前所述，当拥塞窗口大小cwnd大于或等于慢启动阈值ssthresh时，进入拥塞避免算法。算法如下：
1）当接收到ACK时，cwnd=cwnd + 1/cwnd 2）每当往返延迟时间RTT通过时，cwnd大小增加1。
在慢启动阈值之后，拥塞避免算法可以避免窗口增长引起的窗口拥塞，但是缓慢增加调整到网络的最佳值。
拥塞状态算法
通常，TCP拥塞控制认为网络数据包丢失是由网络拥塞引起的。因此，通用TCP拥塞控制算法使用分组丢失作为网络进入拥塞状态的信号。有两种方法可以确定数据包丢失。一种是超时RTO [重传超时]超时，另一种是接收三次重复确认。
超时重传是TCP协议确保数据可靠性的重要机制。原理是在发送数据后启用计时器。如果在一段时间内没有收到数据报的ACK消息，则重新发送数据。直到传输成功。
但是，如果发送方收到的重复ACK超过3个，则TCP会识别出数据丢失并需要重新传输。这种机制不需要等到重传定时器到期，因此称为快速重传，而快速重传不使用慢启动算法，而是拥塞避免算法，因此这称为快速恢复算法。
超时重传RTO [重传超时]超时，TCP将重传该数据包。 TCP认为这种情况更糟，反应更强烈：
由于数据包丢失，将慢启动阈值ssthresh设置为当前cwnd的一半，即ssthresh=cwnd/2。
Cwnd重置为1
输入慢启动过程
最早的TCP Tahoe算法使用上述处理方法，但由于数据包丢失，导致cwnd重置为1，这不利于网络数据的稳定传输。因此，TCP Reno算法得到优化。当收到三个重复的确认时，TCP启动快速重传快速重传算法，而不等待重新传输RTO超时：
Cwnd大小减少到当前的一半
Ssthresh设置为减小的cwnd大小
然后输入快速恢复算法快速恢复。
快速恢复算法 - 快速恢复
TCP Tahoe是一种早期算法，因此没有快速恢复算法，而Reno算法也是如此。在进入快速恢复之前，cwnd和ssthresh已经改为原始cwnd的一半。快速恢复算法的逻辑如下：
Cwnd=cwnd + 3 * MSS，加上3 * MSS是由于收到3个重复的ACK。
重新传输DACK指定的数据包。
如果再次收到DACK，则cwnd大小增加1。
如果接收到指示重传的分组成功的新ACK，则退出快速恢复算法。将cwnd设置为ssthresh，然后输入拥塞避免算法。
如图所示，第五个数据包丢失，因此接收器接收三个重复的ACK，即ACK5。因此，当时将ssthresh设置为cwnd的一半，即6/2=3，并且cwnd设置为3 + 3=6.然后重新发送第五个包。当接收到新的ACK，即ACK11时，退出快速恢复阶段，将cwnd重置为当前的ssthresh，即3，然后进入拥塞避免算法阶段。

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