TCP流量控制与拥塞控制 题目描述 TCP的流量控制（Flow Control）和拥塞控制（Congestion Control）是保证网络可靠性和稳定性的核心机制，但两者解决的问题不同。面试中常要求解释它们的区别、工作原理及具体算法。 一、流量控制：解决接收方处理能力不足的问题 目标 ：确保发送方不会发送过多数据导致接收方缓冲区溢出。 核心机制 ：滑动窗口协议（Sliding Window），通过接收方的 通告窗口（Advertised Window） 动态调整发送窗口。 步骤分解： 接收方通告窗口大小 接收方在每次发送ACK报文时，通过TCP首部的 window 字段告知发送方当前剩余缓冲区大小（即接收窗口rwnd）。 例如：接收方缓冲区剩余100字节，则发送rwnd=100。 发送方根据rwnd限制发送数据量 发送方需保证： 已发送但未确认的数据量 ≤ min(拥塞窗口cwnd, 接收窗口rwnd) 。 若rwnd=0，发送方会暂停发送，并启动 持续计时器（Persist Timer） 定期探测接收方窗口是否恢复。 避免死锁（零窗口处理） 当接收方缓冲区满时，rwnd=0，发送方停止发送。 后续接收方缓冲区空出后，会发送rwnd更新的ACK，但若该ACK丢失，双方会陷入等待。 解决方案：发送方收到rwnd=0后，启动持续计时器，超时后发送1字节探测报文，触发接收方回复最新rwnd。 示例 ： 发送方窗口初始为300字节，接收方rwnd=100。 发送方最多发送100字节，等待ACK；接收方处理50字节后，回复ACK且rwnd=50，发送方再发送50字节。 二、拥塞控制：解决网络过载问题 目标 ：避免发送方过度占用网络资源导致路由器缓存溢出（拥塞崩溃）。 核心机制 ：通过 拥塞窗口（Congestion Window, cwnd） 动态调整发送速率，采用多种算法阶段式探索可用带宽。 经典算法：TCP Reno（包含4个阶段） 慢启动（Slow Start） 初始cwnd=1 MSS（最大报文段长度），每收到一个ACK，cwnd翻倍（指数增长）。 目的：快速探测可用带宽。 终止条件： 达到慢启动阈值（ssthresh）； 发生拥塞（超时或重复ACK）。 拥塞避免（Congestion Avoidance） 当cwnd ≥ ssthresh时，进入线性增长阶段：每RTT（往返时间）增加1 MSS（每ACK增加1/cwnd）。 目的：谨慎接近网络容量上限。 快重传（Fast Retransmit） 收到3个重复ACK时，立即重传丢失报文，无需等待超时。 说明：部分数据到达接收方，网络仍有容量，无需剧烈降速。 快恢复（Fast Recovery） 触发快重传后，将ssthresh设为当前cwnd的一半，cwnd = ssthresh + 3 MSS（因3个重复ACK代表3个数据包已离开网络）。 此后进入拥塞避免阶段（线性增长）。 完整流程示例： 初始cwnd=1 MSS，ssthresh=16 MSS。 慢启动：cwnd指数增长至16 MSS。 拥塞避免：cwnd线性增长至20 MSS时，收到3个重复ACK（表示丢包）。 快重传与快恢复：重传丢失包，ssthresh=10 MSS，cwnd=13 MSS，进入拥塞避免。 三、流量控制与拥塞控制的协作 发送窗口实际大小 = min(rwnd, cwnd)。 流量控制依赖接收方能力，拥塞控制依赖网络状态，两者共同约束发送行为。 关键区别 ： | 维度 | 流量控制 | 拥塞控制 | |--------------|------------------------|------------------------| | 关注点 | 接收方缓冲区 | 网络承载能力 | | 调控信号 | 接收方通告窗口（rwnd） | 拥塞窗口（cwnd） | | 触发条件 | 缓冲区满 | 丢包或延迟增加 | 通过以上机制，TCP在保证可靠传输的同时，兼顾公平性与网络效率。