1 擁塞避免演算法
名稱解釋：
報文段---
tcp一次傳輸所傳送的一定長度的位元組段。
tcp的滑動視窗機制，作為接收方管理傳送方傳送資料量的手段，以防止接收方的接收緩衝區因為滿而溢位。
擁塞視窗(cwnd)，
接收端通知視窗(rwnd)，
慢啟動閥值(ssthresh)，
慢啟動的特徵：1 cwnd被初始化為乙個資料報大小
2 cwnd 指數增長
擁塞避免：1在乙個rtt時間內cwnd只增加乙個mss大小
2 cwnd線性增長
快速重傳：連續收到三個重複的ack就認定資料報丟失，重傳資料報（不管rto）。
擁塞避免演算法是一種處理丟失分組的演算法。
1.1擁塞和丟失的關係
報文段丟失的認定標準就是：tcp傳送超時和連續收到三次重複的ack(jacondson演算法)。
兩個通訊主機之間如果有報文段丟失，就表示二者通訊存在擁塞。
擁塞發生後，要做的就是降低分組進入網路的傳輸速率。而慢啟動演算法正好可以降低傳輸速率.
在長延時的通訊環境中效率很低。根據tcp協議，連線建立後，首先根據慢啟動演算法對流量進行控制。按照慢啟動策略初始傳送視窗大小為1個基本資料報，然後按指數增大接收視窗。這樣，從開始到恢復到最大傳送視窗所需的時間為：慢啟動時間=rtt×1og2（max－win／mss）其中：rtt為往返時延；max－win為tcp最大視窗；mss為每個資料報的長度。按照rtt＝0.5s，max－win=64k位元組，mss＝512位元組，則侵啟動時間為3.5s。這說明在前3.5s內，tcp傳輸不可能達到峰值傳輸速率。在實際應用中，當傳送視窗大於慢啟動門限視窗後，便進入了擁塞避免過程，在擁塞避免演算法中，視窗的增加速率更加緩慢，不再是慢啟動演算法中的指數增加，而是呈線性增加的。這一方面會引起網路的激烈振盪，另一方面大大降低了網路的利用率。
tahoe演算法是tcp的早期版本。它的核心思想是：讓cwnd以指數增長方式迅速逼進可用通道容量，然後慢慢接近均衡。tahoe包括3個基本的擁塞控制演算法：「慢啟動」、「擁塞避免」和「快速重傳」。
(1)慢啟動：避免了連線建立時突發資料流對網路的衝擊。
初始設定cwnd為1，並按指數型方式增長，直至cwnd超過ssthresh。
當cwnd>=ssthresh時，tahoe進入擁塞避免階段。
(2)擁塞避免：限制傳輸過程中無限制的速率增長，避免由此可能導致的擁塞。
cwnd以線性方式增長。
如果發生超時或者連續收到3個重複ack，tahoe認為發生了擁塞。
對於超時，置ssthresh為當前擁塞視窗的一半，cwnd=1，轉入慢啟動。
如果收到3個連續ack，則tahoe進入快速重傳階段。
(3)快速重傳：根據3個重複的應答報文來判斷丟包，減少了超時重傳的發生，加快了源端對擁塞的響應，使得擁塞能快速消除。立即重傳丟失的分組，同時置ssthresh為當前擁塞視窗的一半，cwnd=1，轉入慢啟動。
jacondson演算法(快速重傳演算法)：
tcp傳輸中會統計接收到的重複ack的次數，當次數大於三次時，說明此重複ack中確認序號後的報文段丟失，立即重傳。如圖：
1. 當收到第3個重複的ack包時，ssthreh置為阻塞視窗的一半；
2. 重傳丟失的包後，將擁塞視窗cwnd設定為sshresh+3*smss；
3. 對於每個接收到的重複的ack包，cwnd相應增加smss，擴大擁塞視窗；
4. 如果新的擁塞視窗cwnd值大於接收方待確認資料大小，可以繼續發新包
5. 當收到下乙個ack確認了新資料時，將cwnd大小調整為sshresh，減少視窗；對接收方來說，接收到重發的tcp包後就要發此ack確認當前接收的資料。
（1）與慢啟動不同cwnd不設定為1 而是設定為ssthresh+3
(2)如收到重複的ack(n>3),將cwnd設定為ssthresh+n
(3)如果傳送視窗依然允許傳送資料，則按擁塞避免演算法繼續傳送資料
(3)如收到新的ack 將cwnd縮小為ssthresh。
針對tahoe演算法的不足之處，2023年jacobson在tahoe的基礎上提出了改進演算法reno。改進主要有兩個方面：一是對於收到連續3個重複ack，演算法不經過慢啟動，而直接進入擁塞避免階段；二是增加了快速重傳/快速恢復機制。具體實現過程為：
(1)收到三個重複的ack，進入快速重傳/快速恢復，此時ssthresh設定為當前擁塞視窗的一半。
(2)重傳丟失的資料報，並置cwnd＝cwnd＋ndup(ndup為收到的重複ack數)。
(3)傳送新的資料報。
(4)當收到非重複的ack時，cwnd＝ssthresh。
(5)進入擁塞避免階段。
從上面的過程可以看出，reno在收到3個重複ack後，就轉入快速重傳/快速恢復階段；而遇到超時時，reno和tahoe一樣進入慢啟動階段。
reno目前被廣泛採用，以其演算法的簡單、有效和魯棒性成為tcp源演算法的主流。但是如果在乙個傳送視窗內有多個包丟失時，該演算法不能有效恢復出來，為此提出了一些改進，如newreno、sack等
reno與tahoe相比，增加了快速恢復階段，也就是說，完成快速重傳後，進入了擁塞避免階段而不是慢啟動階段。
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