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原创

常见拥塞控制算法

2024-09-26 09:25:55
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1. 慢启动(Slow-Start)

  • 目的:在TCP连接开始时,尽可能快地探测网络的可用容量,同时避免一开始就发送过多数据导致网络拥塞。
  • 原理:连接建立后,拥塞窗口(cwnd)的初始值通常设置为一个较小的值(如1个MSS,最大报文段长度)。之后,每当收到一个对新的报文段的确认后,拥塞窗口就增加至多一个MSS的数值。这样,拥塞窗口的大小在每个往返时间(RTT)内成倍增长,直到达到慢启动阈值(ssthresh)或发生超时/丢包事件。
  • 效果:通过指数增长的方式快速增加发送速率,同时保持对网络拥塞的敏感性。

2. 拥塞避免(Congestion Avoidance)

  • 目的:在慢启动之后,避免拥塞窗口的线性增长过快导致网络拥塞。
  • 原理:当拥塞窗口达到慢启动阈值时,TCP进入拥塞避免阶段。在这个阶段,拥塞窗口在每个RTT内只增加一个MSS的大小,而不是像慢启动阶段那样成倍增长。
  • 效果:通过线性增长的方式平滑地增加发送速率,减少网络拥塞的风险。

3. 快重传(Fast Retransmit)

  • 目的:加快丢失报文段的重传过程,减少数据传输的延迟。
  • 原理:当TCP发送方连续收到三个重复的确认(即接收方收到了失序的报文段并立即发送重复确认)时,发送方会立即重传丢失的报文段,而不必等待重传计时器超时。
  • 效果:通过快速重传机制,TCP可以更早地恢复数据传输,提高网络的吞吐量。

4. 快恢复(Fast Recovery)

  • 目的:在快重传之后,快速恢复TCP连接的速度,避免进入慢启动阶段。
  • 原理:当TCP发送方收到三个重复的确认并进入快恢复阶段时,它会将慢启动阈值减半,并将拥塞窗口设置为慢启动阈值加上三个报文段的大小(或根据具体实现有所不同)。然后,TCP在快恢复阶段以线性增长的方式增加拥塞窗口,直到达到慢启动阈值为止。
  • 效果:通过避免进入慢启动阶段,TCP可以更快地恢复数据传输速度,提高网络的响应性和吞吐量。

TCP的拥塞控制算法通过慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复等机制协同工作,以动态调整发送方的拥塞窗口大小来适应网络条件的变化,从而避免网络拥塞、提高网络性能和稳定性。

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李****杰
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李****杰
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常见拥塞控制算法

2024-09-26 09:25:55
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1. 慢启动(Slow-Start)

  • 目的:在TCP连接开始时,尽可能快地探测网络的可用容量,同时避免一开始就发送过多数据导致网络拥塞。
  • 原理:连接建立后,拥塞窗口(cwnd)的初始值通常设置为一个较小的值(如1个MSS,最大报文段长度)。之后,每当收到一个对新的报文段的确认后,拥塞窗口就增加至多一个MSS的数值。这样,拥塞窗口的大小在每个往返时间(RTT)内成倍增长,直到达到慢启动阈值(ssthresh)或发生超时/丢包事件。
  • 效果:通过指数增长的方式快速增加发送速率,同时保持对网络拥塞的敏感性。

2. 拥塞避免(Congestion Avoidance)

  • 目的:在慢启动之后,避免拥塞窗口的线性增长过快导致网络拥塞。
  • 原理:当拥塞窗口达到慢启动阈值时,TCP进入拥塞避免阶段。在这个阶段,拥塞窗口在每个RTT内只增加一个MSS的大小,而不是像慢启动阶段那样成倍增长。
  • 效果:通过线性增长的方式平滑地增加发送速率,减少网络拥塞的风险。

3. 快重传(Fast Retransmit)

  • 目的:加快丢失报文段的重传过程,减少数据传输的延迟。
  • 原理:当TCP发送方连续收到三个重复的确认(即接收方收到了失序的报文段并立即发送重复确认)时,发送方会立即重传丢失的报文段,而不必等待重传计时器超时。
  • 效果:通过快速重传机制,TCP可以更早地恢复数据传输,提高网络的吞吐量。

4. 快恢复(Fast Recovery)

  • 目的:在快重传之后,快速恢复TCP连接的速度,避免进入慢启动阶段。
  • 原理:当TCP发送方收到三个重复的确认并进入快恢复阶段时,它会将慢启动阈值减半,并将拥塞窗口设置为慢启动阈值加上三个报文段的大小(或根据具体实现有所不同)。然后,TCP在快恢复阶段以线性增长的方式增加拥塞窗口,直到达到慢启动阈值为止。
  • 效果:通过避免进入慢启动阶段,TCP可以更快地恢复数据传输速度,提高网络的响应性和吞吐量。

TCP的拥塞控制算法通过慢启动、拥塞避免、快重传和快恢复等机制协同工作,以动态调整发送方的拥塞窗口大小来适应网络条件的变化,从而避免网络拥塞、提高网络性能和稳定性。

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