前言

看完了《TCP/IP详解 卷一》，对TCP/IP协议簇的认知多了一些。总结一下TCP窗口有关的慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复的概念。

TCP滑动窗口

窗口有两种，通告窗口(Receiver Window,rwnd)和拥塞窗口(Congestion Window,cwnd)。

• 通告窗口：通告窗口表明了接收端当前的接受能力。TCP在发送端和接收端都是有缓冲区的，通告窗口声明了当前接收端的缓冲区还能接收的字节大小。这个数值会在TCP报文里携带。
• 拥塞窗口：拥塞窗口不被TCP报文传输，是发送端基于拥塞避免算法算出来的一个窗口。这个窗口限制了发送方的发送速率避免网络拥塞。

两个窗口共同组成了一个滑动窗口。简单来说，通告窗口是强制限制，拥塞窗口是自发限制。

有一点要注意的是，窗口的单位用字节表示，但是拥塞窗口的调整总是以一个MSS的倍数来调整。

这里用书上的图描述滑动窗口， 当一个TCP发送方发送数据的时候就会查看可用窗口能否发送（如果启用了Nagle算法，可用窗口必须大于等于一个MSS，发送方才发送数据）

上面是抓包得到的一个报文，Win=2027是一个通告窗口，表示服务器的缓冲区还能接受2027字节的数据。

拥塞控制

上图是一个tcp刚开始传输数据时的速率变化走向。

拥塞避免、慢启动、快速重传、快速恢复这四个词其实并不能单独分开讲。当一个连接的网络情况不好的时候，就会丢包或超时，这时就要降低发送方的发送速率防止恶化，这种就是拥塞控制。

这种机制涉及到cwnd和ssthresh两个指标，ssthresh是一个区分慢启动和拥塞避免的阈值，当拥塞发生时，分两种情况
超时：ssthresh = cwnd / 2（最小为2MSS），cwnd = 1MSS，进入慢启动
丢包：ssthresh = cwnd / 2（最小为2MSS），cwnd = ssthresh + 3MSS，进入快速重传

慢启动

慢启动其实是发送速率重新计算，cwnd 初始值为一个数据报大小，ssthresh初始值为65535，是一个然后在到达阈值之前，每接收到一个新的ACK，cwnd就会增加一个报文段的大小，这样子慢启动其实是以指数增加速率.

拥塞控制

上图是一个tcp刚开始传输数据时的速率变化走向。

拥塞避免、慢启动、快速重传、快速恢复这四个词其实并不能单独分开讲。当一个连接的网络情况不好的时候，就会丢包或超时，这时就要降低发送方的发送速率防止恶化，这种就是拥塞控制。

这种机制涉及到cwnd和ssthresh两个指标，ssthresh是一个区分慢启动和拥塞避免的阈值，当拥塞发生时，分两种情况
超时：ssthresh = cwnd / 2（最小为2MSS），cwnd = 1MSS，进入慢启动
丢包：进入快速重传

慢启动

慢启动其实是发送速率重新计算，cwnd 初始值为一个数据报大小，ssthresh初始值为65535，是一个然后在到达阈值之前，每接收到一个新的ACK，cwnd就会增加一个报文段的大小，这样子慢启动其实是以指数增加网速到一个比较平衡的水平。

拥塞避免

当cwnd大于等于ssthresh时进入拥塞避免状态，在一个RTT内无论收到多少ACK都只将cwnd增加一个报文大小，从时间上来看网速线性增加。

快速重传和快速恢复

快速重传指，当收到重复的3个ACK报文时（duplicate ack），设置ssthresh = cwnd / 2（最小为2MSS），cwnd = ssthresh + 3MSS，然后进入快速恢复阶段。

暂停发送新的报文，重传丢失报文。

接下来每收到重复的ACK时，将cwnd增加一个报文大小。如果cwnd大于未确认报文大小（报文丢失后我们还在发新的报文，未确认报文指丢失报文到最后一个报文之间报文总大小），可以发送新报文。

接下来如果收到新的ACK报文，将cwnd设置为ssthresh，也就是网速降为一半，并进入拥塞避免阶段。

总的来说，网速一直处于一个动态调整的过程，一个连接上cwnd随时间的变化如图所示

还有一点，上面关于cwnd的比较其实还要考虑rwnd的值，如果rwnd>cwnd，应取rwnd去比较，毕竟两者决定了可用窗口大小。

后记

TCP拥塞控制其实还有很多改进未去了解。比如当收到重复的3个ACK报文时，其实不一定只丢了一个报文，所以网速可能指数下降，不能达到快速恢复的目的。