计算机网络学习笔记：TCP流控、拥塞控制

前言

TCP协议中的流量和拥塞，是两个关键的控制指标，两者的侧重点也是不一样的：

流量控制的目的，是为了避免发送方的发送速率高于接收方的接收速率，具体是接收方根据自己的接收能力，控制发送方的发送速率。

控制手段则是通过发送方的发送窗口swnd（s:send）和接收方的接收窗口rwnd（r:receive）。

TCP流量控制的过程，假设我有A和B两台主机，A是发送方，B是接收方。那么在建立连接时，B应该通知A ，自己的接收窗口是多少，A相应地将自己的发送窗口也设置相同的大小：

A发送出第一个报文段，对应的是1-100：

A发送出第二个报文段，对应的是101-200：

发送第三个报文段，丢失：

主机B给主机A发送累计确认报文段，对seq为201之前的数据进行累计确认

在累计确认的同时，接收方通知发送方，自己的rwnd大小发生了变更，则发送方在将自己发送数据的滑动窗口向前滑动时，也要将自己的swnd同步变更，当前的rwnd和滑动窗口如图所示，这是第一次流量控制的体现

随后发送301~500的数据。

201到300的重传计时器超时了 ，主机A将其重新封装成一个TCP报文段进行发送，主机B发送一个确认报文段，同时调整自身的接收窗口为100：

这是第二次流量控制的体现

最后发送501~600的数据，并且接收方进行确认，并进行最后一次流量控制，将rwnd设置为0，表示不再接受数据，有可能是因为接收方的缓存区已满。

上述的过程，就是一次完整的流量控制。

接着上面的案例，假设最后一次流量控制之后，接收方B处理完成了数据，缓存区又有了空间，准备继续接收发送方A的数据，这时B需要再次对A进行流量控制，将自身的rwnd调整至300：

但是消息在发送的过程中丢失了，那么就会出现A一直等待B的非零窗口通知 ，B一直等待A发送消息，造成通信死锁的情况。

为了解决这样的问题，TCP给每一个连接都设置了一个持续计时器 ，并且规定，即使接收窗口值为0，也必须接受零窗口探测报文段，确认报文段以及携带有紧急数据的报文段：

网络拥塞问题是指网络中传输的数据过多，超过了网络设备（如路由器、交换机）或链路的处理能力，导致网络性能下降的现象。就像高峰期的马路：

如果不加以控制，导致的就是整个网络的崩溃，类似于微服务的雪崩 。

拥塞控制的基本方法，分为开环控制和闭环控制：

闭环控制，又可以分为显式控制算法和隐式控制算法：

显式控制算法指的是，路由器向源点反馈网络的拥塞状态，即路由器拥塞，丢弃IP数据报，并且通知源站，通知同样需要利用网络通信，通知的行为，可能会造成网络更加拥堵。可以在路由器的转发分组中，保留一个字段，该字段的值表示网络的拥塞状态。
隐式控制算法指的是，源站点自己对网络的指标进行观察，判断网络是否发生拥塞。TCP使用的就是隐式控制算法。