TCP拥塞控制的基本方法及其目的

题目

TCP拥塞控制的基本方法及其目的

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

拥塞控制概念,拥塞控制目的,TCP拥塞控制方法

快速回答

TCP拥塞控制的核心目的是防止网络因数据过量传输而瘫痪，通过动态调整发送速率来维护网络稳定性。主要方法包括：

• 慢启动（Slow Start）：初始阶段指数增长发送窗口
• 拥塞避免（Congestion Avoidance）：达到阈值后线性增长窗口
• 快速重传（Fast Retransmit）：收到3个重复ACK立即重传
• 快速恢复（Fast Recovery）：重传后直接进入拥塞避免阶段

一、原理说明

当网络中的数据包数量超过路由器的处理能力时，会出现拥塞崩溃。TCP拥塞控制通过以下机制动态调整发送速率：

1. 慢启动：初始拥塞窗口（cwnd）为1 MSS（最大报文段），每收到一个ACK，cwnd翻倍（指数增长）
2. 拥塞避免：当cwnd达到慢启动阈值（ssthresh）时，每RTT（往返时间）仅增加1 MSS（线性增长）
3. 快速重传：当发送方连续收到3个重复ACK时，立即重传丢失报文（不等待超时）
4. 快速恢复：重传后将cwnd减半并直接进入拥塞避免阶段

二、工作流程示例

# 伪代码演示核心逻辑
cwnd = 1  # 初始拥塞窗口
ssthresh = 64  # 慢启动阈值

def on_packet_sent():
    if cwnd < ssthresh:
        cwnd *= 2  # 慢启动阶段：指数增长
    else:
        cwnd += 1  # 拥塞避免阶段：线性增长

def on_dup_ack_received(count):
    if count == 3:
        retransmit_lost_packet()  # 快速重传
        ssthresh = max(cwnd // 2, 2)
        cwnd = ssthresh + 3  # 快速恢复
        enter_congestion_avoidance()

三、最佳实践

• 初始参数设置：Linux默认初始ssthresh为10-64个MSS
• 超时处理：发生超时（非重复ACK）时，ssthresh=cwnd/2，cwnd重置为1
• 公平性：所有TCP流共享带宽，确保网络公平性

四、常见错误

• 混淆流量控制与拥塞控制：流量控制解决接收方处理能力问题（滑动窗口），拥塞控制解决网络承载能力问题
• 忽略快速恢复：未实现快速恢复会导致不必要的慢启动，降低效率
• 参数配置不当：初始窗口过大可能瞬间冲击网络

五、扩展知识

• BIC/CUBIC算法：Linux默认拥塞控制算法，使用三次函数优化窗口增长
• BBR算法：Google提出的基于带宽和RTT测量的新型算法
• ECN机制：路由器主动标记拥塞通知，避免丢包重传