TCP拥塞控制例题

tcp进行流量控制的方法TCP (Transmission Control Protocol) 是一种可靠的协议，用于在计算机之间传输数据。

TCP 可以在网络中通过流量控制来保证数据的传输质量和系统性能。

它可以慢慢地将数据传送到接收方的缓冲区，以保证数据传输的平稳和有效。

在本文中，我们将探讨 TCP 进行流量控制的方法。

TCP 根据接收端可用缓存容量的大小，调整数据的发送速度。

当接收端的缓存满载时，TCP 会发出一个通知，告诉发送端需要降低发送的数据速度。

这样可以避免网络拥塞，提高数据传输的效率和性能。

TCP 实现了两种流量控制机制：滑动窗口和拥塞控制。

一、滑动窗口滑动窗口是 TCP 流量控制的一个重要特征。

它控制了 TCP 协议中数据的发送速率和接收端的处理速率之间的平衡。

TCP 使用一个滑动窗口来跟踪网络中允许发送多少数据块。

滑动窗口大小由接收方控制，并且接收方会根据其可用缓存的大小来调整窗口的大小。

每当接收方成功地接收了一些数据时，他会通知发送方，发送方可以发送新的数据块。

如果接收方的可用缓存已满，发送方就会停止发送新数据，直到接收方有更多的空间可用。

滑动窗口是动态调整的，因此它可以自适应不同的网络环境和数据流。

二、拥塞控制拥塞控制是 TCP 协议另一个重要的流量控制特征。

网络拥塞会导致数据丢失、网络延迟和数据包的乱序发送等问题，从而影响数据传输的效率和性能。

TCP 通过拥塞控制机制来避免这些问题。

拥塞控制是通过发送窗口大小进行调整来实现的。

如果检测到网络拥塞，TCP 会降低发送的速度，并且减少窗口的大小。

当拥塞消失后，TCP 将逐渐增加窗口的大小，以恢复正常的数据传输速率。

TCP 的拥塞控制有四种算法:1. 慢启动算法慢启动算法是 TCP 拥塞控制的一种算法。

在开始数据传输时，TCP 会将发送窗口大小设置为一个很小的值，然后逐步增加该值以使数据传输速度能够逐步增加。

这样可以避免一开始就发送大量的数据，导致网络拥塞。

TCP拥塞控制算法仿真实验设计TCP（Transmission Control Protocol）是一种常用的网络传输协议，它的拥塞控制算法起着至关重要的作用，能够适应网络状态的变化以确保数据的可靠传输，并最大化利用网络带宽。

拥塞控制算法的设计和评估需要进行仿真实验，以下是一个TCP拥塞控制算法仿真实验的设计：1.实验目标：-评估不同拥塞控制算法在不同网络条件下的性能表现；-比较不同拥塞控制算法在吞吐量、延迟和丢包率等方面的差异；-分析算法的稳定性和公平性。

2.实验环境：- 模拟器：选择合适的网络模拟器，如ns-3、Opnet、OMNET++等；-网络拓扑：设计适当的网络拓扑，可以包括不同类型的节点（如服务器、客户端、路由器）和链路；-网络条件：设置不同的网络条件，如带宽、延迟、丢包率等。

3.实验内容：- 算法选择：选择要研究的拥塞控制算法，如 Tahoe、Reno、NewReno、Cubic等；-算法实现：根据选定的算法，编写相应的代码或配置文件，并将其集成到网络模拟器中；-实验参数：设置合适的参数，如初始窗口大小、拥塞窗口阈值、快速重传的条件等；-拥塞控制实验：在选定的网络条件下，运行仿真实验，收集算法的性能指标，如吞吐量、延迟、丢包率等；-结果分析：分析实验结果，对比不同算法的性能表现，比较其优劣。

4.实验指标：-吞吐量：衡量网络或节点在单位时间内传输的数据量，可以通过收集传输结束时间和传输数据量计算；-延迟：衡量数据从发送端到接收端的传输时间，可以通过收集发送端和接收端的时间戳计算；-丢包率：衡量网络中发生的数据包丢失情况，可以通过统计发送端和接收端的数据包数量计算。

5.实验步骤：-设计网络拓扑并设置网络条件；-选择并实现要研究的拥塞控制算法；-设置实验参数，运行仿真实验；-收集实验结果，包括吞吐量、延迟、丢包率等；-分析实验结果，比较不同算法的性能表现。

6.结果分析：-对比不同算法的性能表现，包括吞吐量、延迟、丢包率等指标；-分析算法的稳定性，即在不同网络条件下是否能够稳定工作；-分析算法的公平性，即是否能够公平地与其他流进行竞争获取带宽；-结合实验结果，评估不同算法的优劣。

• 设置ssthresh=max(cwnd/2,2*SMSS)
• 设置cwnd=ssthresh+ndup*SMSS（已经离开网络并且被缓存）inflating
• 每次收到更多的重复ACK(对同一TCP段)时，
• 拥塞窗口加1：cwnd+=SMSS； inflating (cwnd = ssthresh + ndup* SMSS)
重传丢失分组
New
ACK!
重传丢失分组
fast
recovery
duplicate ACK
cwnd = cwnd + MSS
如果允许，发送新分组
TCP版本
RFC 5681 TCP Congestion Control
• TCP Tahoe: 三个重复ACK时快速重传，进入慢启动阶段
• TCP Reno：快速重传之后进入快速恢复阶段，在1个RTT内修复单个分组丢失
• 拥塞窗口限制了发送方的发送速度
• TCP的数据传输是ACK驱动（ACK-Clocked）的，接收者每次（在采用Delay Ack时每两
次）收到一个TCP数据段时发送一个ACK
• 发送者根据收到的ACK的情况来更新cwnd，网络出现拥塞时减少cwnd，网络比较空闲
时增加cwnd
• TCP的发送受到流量控制和拥塞控制的制约：
• 在接近该容量时拥塞窗口增加的速度减慢
• 引入慢启动阈值ssthresh=超时时拥塞窗口的一半：拥塞控制的哪个阶段?
• 拥塞窗口小于ssthresh，则为慢启动阶段，拥塞窗口指数增加
• 拥塞窗口大于ssthresh，则为拥塞避免阶段，拥塞窗口线性增加
• 拥塞窗口=ssthresh，标准中可采用慢启动也可拥塞避免，实现中一般采用拥塞避免

event: timer timeout for segment with seq # y
retransmit segment
event: ACK received, with ACK # y
ACK processing
主讲人： 西安交通大学 程向前
第4讲 传输层之二 4-5
TCP: 可 靠数据传 输
number"); -JAVA
服务器: 接受客户端的连接
Socket connectionSocket = welcomeSocket.accept();
(建立连接)三次握手:
Step 1: 客户端的end system向服 务器发送 TCP SYN 控制数据段 定义并初始化 seq #
Step 2: 服务器的end system接收 SYN, 用SYNACK控制数据段回 答
有序数据段到达, 没有缺失的段, 有一个延迟 ACK 等待
失序数据段到达 seq. # 高于预期值 测到间隔
延迟 ACK. 等待 500ms 看是否还有数据段到达. 如果没有, 发送ACK
立即发送一个 积欠的 ACK
发送重复的 ACK, 说明 seq. # 为下一个期望的字节
到达的数据段部分或全部填满 了缺失的段
15
if (y > sendbase) { /* cumulative ACK of all data up to y */
16
cancel all timers for segments with sequence numbers < y
17
sendbase = y
18
}
19
else { /* a duplicate ACK for already ACKed segment */

答：可能，但应用程序中必须额外提供与TCP相同的功能。

5—08为什么说UDP是面向报文的，而TCP是面向字节流的？答：发送方UDP 对应用程序交下来的报文，在添加首部后就向下交付IP 层。

UDP 对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保存这些报文的边界。

接收方UDP 对IP 层交上来的UDP 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付上层的应用进程，一次交付一个完整的报文。

发送方TCP对应用程序交下来的报文数据块，视为无结构的字节流〔无边界约束，课分拆/合并〕，但维持各字节5—09端口的作用是什么？为什么端口要划分为三种？答：端口的作用是对TCP/IP体系的应用进程进行统一的标志，使运行不同操作系统的计算机的应用进程能够互相通信。

熟知端口，数值一般为0~1023.标记常规的效劳进程；1024~491515—10试说明运输层中伪首部的作用。

答：用于计算运输层数据报校验和。

5—11某个应用进程使用运输层的用户数据报UDP，然而继续向下交给IP层后，又封装成IP 数据报。

既然都是数据报，可否跳过UDP而直接交给IP层？哪些功能UDP提供了但IP没提提供？答：不可跳过UDP而直接交给IP层IP数据报IP报承当主机寻址，提供报头检错；只能找到目的主机而无法找到目的进程。

UDP提供对应用进程的复用和分用功能，以及提供对数据差分的过失检验。

5—12一个应用程序用UDP，到IP层把数据报在划分为4个数据报片发送出去，结果前两个数据报片丧失，后两个到达目的站。

过了一段时间应用程序重传UDP，而IP层仍然划分为4个数据报片来传送。

结果这次前两个到达目的站而后两个丧失。

试问：在目的站能否将这两次传输的4个数据报片组装成完整的数据报？假定目的站第一次收到的后两个数据报片仍然保存在目的站的缓存中。

答：不行重传时，IP数据报的标识字段会有另一个标识符。

仅当标识符相同的IP数据报片才能组装成一个IP数据报。

前两个IP数据报片的标识符与后两个IP数据报片的标识符不同，因此不能组装成一个IP数据报。

TCP拥塞控制算法转⾃本篇⽂章介绍了⼏种经典的TCP拥塞控制算法，包括算法原理及各⾃适⽤场景。

回顾上篇⽂章：前⾔TCP 通过维护⼀个拥塞窗⼝来进⾏拥塞控制，拥塞控制的原则是，只要⽹络中没有出现拥塞，拥塞窗⼝的值就可以再增⼤⼀些，以便把更多的数据包发送出去，但只要⽹络出现拥塞，拥塞窗⼝的值就应该减⼩⼀些，以减少注⼊到⽹络中的数据包数。

TCP 拥塞控制算法发展的过程中出现了如下⼏种不同的思路：基于丢包的拥塞控制：将丢包视为出现拥塞，采取缓慢探测的⽅式，逐渐增⼤拥塞窗⼝，当出现丢包时，将拥塞窗⼝减⼩，如 Reno、Cubic 等。

基于时延的拥塞控制：将时延增加视为出现拥塞，延时增加时增⼤拥塞窗⼝，延时减⼩时减⼩拥塞窗⼝，如 Vegas、FastTCP 等。

基于链路容量的拥塞控制：实时测量⽹络带宽和时延，认为⽹络上报⽂总量⼤于带宽时延乘积时出现了拥塞，如 BBR。

基于学习的拥塞控制：没有特定的拥塞信号，⽽是借助评价函数，基于训练数据，使⽤机器学习的⽅法形成⼀个控制策略，如 Remy。

拥塞控制算法的核⼼是选择⼀个有效的策略来控制拥塞窗⼝的变化，下⾯介绍⼏种经典的拥塞控制算法。

VegasVegas[1]将时延 RTT 的增加作为⽹络出现拥塞的信号，RTT 增加，拥塞窗⼝减⼩，RTT 减⼩，拥塞窗⼝增加。

具体来说，Vegas 通过⽐较实际吞吐量和期望吞吐量来调节拥塞窗⼝的⼤⼩，期望吞吐量：Expected = cwnd / BaseRTT，实际吞吐量：Actual = cwnd / RTT，diff = (Expected-Actual) * BaseRTT，BaseRTT 是所有观测来回响应时间的最⼩值，⼀般是建⽴连接后所发的第⼀个数据包的 RTT，cwnd 是⽬前的拥塞窗⼝的⼤⼩。

Vegas 定义了两个阈值a，b，当 diff > b 时，拥塞窗⼝减⼩，当 a <= diff <=b 时，拥塞窗⼝不变，当 diff < a 时，拥塞窗⼝增加。

拥塞控制。
关键词 无线 网拥塞控制
中 图 法 分 类号
ＴＰ Ｃ 友好性
错误 区分模式
Ａ
传输 速率
Ｔ ９ ９３ 文献 标 识 码 Ｎ １．；
互 联 网上 的许 多实 时多媒 体服务 ．例如Ｔ 电话 Ｐ
反馈 的丢包 率 、时延 和带 宽 基本上 可 以管理 有线 网
和群通 信等 ， 都是 基 于Ｕ Ｐ 议 。 量无 拥塞 控制 的 Ｄ协 大 Ｕ Ｐ Ｄ 流在 和有拥 塞 控 制 的Ｔ Ｐ 竞争 带 宽 时 ，将导 Ｃ流 致对Ｔ Ｐ 的的 不公平 性 …。特别 是在 误码率 高 、 Ｃ流 带
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科 学 技 术 与 Ｔ 程
６ 卷
Ｒ Ｃ ￣息 中丢包 为Ｚ那么 发送 速率 减 为 ＴＰＪ ， 将
ｒ ｍ ｘ ｒ ｌ１ Ｖ ，Ｉ ） ｍ ａ （ｒ（ 一 Ｚ） ℃ ＝ 『 卜 Ｐ （） ３
２ 无 线 网 中 改 进 丢 包 时 延 的 适 应 算 法
据 接 收 到 的 数 据 包 的 序 号 或 者 时 延来 判 断 发 出 的
数 据包 是 否 丢失 ， 送 者则 根 据确 认 包 来估 计 数 据 发 发 送 的 时延 。如 果 没有 检 测 到丢 包 ． 么 发送 者 将 那 根 据 一个 已估 测 好 的时 延 函数 来增 加 发 送 速率 ， 直 到检测 到丢失 包 。 发送 速率将 减半 。 这些算 法都是 基
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第 ６卷
第 ４期
２０ ０ ６年 ２月
科
学
技
术
与 工
程
Ｖｏ ． ６ Ｎ ， ４ Ｆ ｂ ２ ０ １ ｏ ｅ． ０６
ｌ ７ ～ｌ １ ２ ０ ０ ０ ７ ０ ６ １ ８ ５（ ０ ６）４— ３ １－ ４

拥塞控制的一般原理拥塞控制是指在计算机网络中对网络流量进行管理和控制，以保证网络的正常运行和数据传输的稳定性。

在今天的互联网时代，拥塞控制变得尤为重要，因为随着网络用户和数据量的不断增加，网络拥塞的问题也越来越突出。

本文将介绍拥塞控制的一般原理，以及常见的拥塞控制算法。

一、拥塞控制的原理拥塞控制的目标是通过合理管理网络流量，避免网络拥塞的发生，保证网络的性能和吞吐量。

拥塞控制的核心原理包括以下几点：1. 检测拥塞：当网络中的数据流量超过网络的容量时，就会发生拥塞。

拥塞控制需要能够及时检测到网络拥塞的开始和结束。

2. 反馈机制：一旦检测到网络发生拥塞，拥塞控制需要通过反馈机制通知数据发送方降低发送速率，以减少网络流量。

反馈机制可以通过丢包、延迟等方式实现。

3. 动态调整：拥塞控制需要具备自适应的能力，在网络拥塞程度不同的情况下，能够动态调整发送速率，以适应网络的变化。

二、拥塞控制算法1. TCP拥塞控制算法TCP（Transmission Control Protocol）是一种常用的传输层协议，其拥塞控制算法被广泛应用于互联网中。

TCP的拥塞控制算法主要包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复等。

- 慢启动：在连接建立之初，TCP发送方将初始窗口设为一个较小的数值，然后逐渐增加窗口的大小。

通过不断试探网络的容量，避免一开始就发送大量数据导致网络拥塞。

- 拥塞避免：当网络发生拥塞时，TCP发送方将发送速率进行调整，以减少数据的发送，通过线性增加发送速率，使网络逐渐恢复正常。

- 快速重传：当TCP发送方连续收到三个重复的确认信息时，即表示网络发生拥塞。

TCP发送方立即重传可能丢失的数据报，以便尽快恢复传输。

- 快速恢复：在快速重传之后，TCP发送方将进入快速恢复状态，将拥塞窗口减半，并继续线性增加发送速率。

2. UDP拥塞控制算法与TCP不同，UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的传输层协议，不提供拥塞控制机制。

TCP拥塞控制算法仿真实验设计1.实验目标本实验的目标是评估不同TCP拥塞控制算法在网络中的性能表现，包括吞吐量、延迟和丢包率等指标。

通过对比不同拥塞控制算法在不同网络条件下的表现，可以选择最适合当前网络环境的算法。

2.实验环境本实验使用网络仿真软件NS3进行实验。

NS3是一种基于条件概率方法的离散事件仿真工具，可以模拟不同网络拓扑结构和协议的性能。

在实验中，可以通过NS3创建一个具有指定带宽和时延等特性的网络环境。

3.实验拓扑结构实验需要构建一个包含主机、路由器和链路的网络拓扑结构。

可以选择一个简单的星型拓扑结构，其中一个主机作为发送方，另一个主机作为接收方，之间通过路由器进行数据传输。

4.实验参数设置在实验中，需要设置一些关键参数来模拟网络环境。

包括带宽、时延、窗口大小和拥塞控制算法等参数。

可以通过修改拓扑结构和节点属性来设置这些参数。

带宽和时延可以设置为不同的值，以模拟不同网络环境条件。

例如，可以设置带宽为10Mbps，时延为10ms。

窗口大小是用来控制TCP发送方发送数据的数量。

可以设置一个初始窗口大小，然后根据拥塞控制算法的机制进行动态调整。

可以选择不同的窗口大小，然后通过NS3的相关函数进行设置。

拥塞控制算法是实验中的关键部分。

可以选择一种基本的拥塞控制算法，如慢启动和拥塞避免算法，然后通过修改其中的参数来实现不同的算法。

可以选择一种最流行的拥塞控制算法，如TCP Reno或TCP Cubic。

5.实验流程实验的流程可以分为以下几个步骤：-构建网络拓扑结构：使用NS3创建一个包含主机、路由器和链路的拓扑结构。

-设置参数：设置网络拓扑结构的相关参数，如带宽、时延、窗口大小和拥塞控制算法等。

-运行仿真：通过NS3运行仿真实验，观察数据传输过程中的性能指标，如吞吐量、延迟和丢包率等。

-数据分析：在实验结束后，需要对仿真结果进行数据分析，比较不同拥塞控制算法在不同网络环境下的性能表现。

6.实验结果评估通过对比不同拥塞控制算法在不同网络条件下的性能指标，可以评估各种算法的优缺点，并选择最适合当前网络环境的算法。

Ａｂ ｔａ ｔ ｎｍ ｕ ｔ ｈ ｐｗ ｉｅｅ ｓｎ ｔ ｒ ｓ ｒｄｔｏ ａ ＴＣ ａ ｏ ｒｃ ａ ｎ ｌ ｔｌ ａ ｉｎ ｕ ｔ ａ ｋ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｌ — ｏ ｒ ｌｓ ｅｗｏ ｋ ，ｔａ ｉ ｎ ｌ Ｐ ｈ ｓｐ ｏ ｈ ｎ ｅ ｕ ｉｚ ｔ ｓｄ ｅｔ ｉ ｐ ｃ ｅｓ ｉ ｉ ｉ ｏ ｏ ｓ
机制， 因而实现比较复杂． 为了简化处理 ， 文献［ ，］ ７８ 在接 收方 采用一 个测 量带宽 的 时间间 隔来测 量某 一 段 时 间的接收 速度 ， 利 用 一个 差 分 处理 得 到 一 个 并 平滑 的接收可用带宽， 然后通过通 知窗 口域传递给 发送 方． 由于接 收方 难 以 准确 地 选 择一 个 和 发 送 方 传输 数据 时间一致 的测 量 时 间 ， 得采 用 这 些 方法 使 测量的误差都较大． 文献Ｅ］ Ｊ ｇ￣ 考虑 了无线链路在传 输过 程 中质 量变 差容 易 导 致递 交拥 塞 丢包 的现 象 ， 改进 了确认 机 制 ， 于 发 送 方 快 速 响 应 ， 善 Ｔ Ｐ 便 改 Ｃ 性能． 文献 ［０ 针 对 ３ ］３ Ｇ无 线 网 络环 境 提 出 了在 接 收方通过 ＡＣ 反馈无 线 网络 当前 信道 状 况 信息 给 Ｋ
无线网络中， 由于移动主机的迁移 ， 使链路的带宽会 不 断变化 ； 常 ， 动 主机 之 间 的距 离 越远 ， 路 的 通 移 链
带 宽将 变得越 小． 当然 ， 还有很 多其他 因素会影 响链 路 的性 能 ， 都可 以归 纳为如 上两 个方 面 ， 但 有时 候上
述 的两个 问题 还可 能 同时表 现 出来 ．
ｌｓ ｅ ａ ｓ ｄｂ ｒｏ ｎ ａ ｄ ｄ ｈ ｃ ａ ｇ ａ ｓ ｄｂ ｏ ｔ ’ｓｌ ｔ Ａｆｅ ｎ ｌｚｎ ｎ ｏ ａ ｉ ｇｔ ｅｒ — ｏ ｓ ｓｃ ｕ ｅ ｙ ｅｒ ｒａ ｄｂ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ｎ ｅｃ ｕ ｅ ｙｈ ｓｓ ｔ ｆ． ｉ ｔ ｒａ ａｙ ｉｇ ａ ｄｃ ｍｐ ｒｎ ｈ ｅ ｌｔｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｖ ｉ ｂｅ ｅ ｍ ｅｈ ｄ ｗａ ｒ ｐ ｓ ｄ ｂ ｓ ｄｏ ｈ ｏ ｅ ａ ｔｎ ｏ ｇ ｓｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｃ ａ ａ ｅ ｅ ｅ ｒｈ ｓａ ａｌ ｌ ，ａＤ ｗ ｔ ｏ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅｆ ｒｃ ｓｉｇ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｏ ｔｏ ａ ｍｅ ｈ — ｎｓ ｏ ｈ ｅ ｅｖ ｒｔ ｐ ｏ ｅｔ ｅｃ ａ ｎ ｌ ｔ ｉａ ｉｎ ． Ｂ ｓｎ ｈｓｍ ｅｈ ｄ ｈ ｕ ｒ ｎ ａ ｄ ｄ ｈ ａ ｄ ｉｍ ｆｔ ｅ ｒｃ ｉｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｈ ｎ ｅ ｉ ｚ ｔ ｓ ｙ ｕ ｉｇ ｔ ｉ ｍ ｕ ｌ ｏ ｔ ｏ ，ｔ ｅｃ ｒｅ ｔｂ ｎ ｗｉｔ ｎ ＲＩｒ ｗｅ ｅｅ ａｕ ｔｄ ｂ ｈ ｅ ｅｖ ｒ ｎ ｈ ｎ ｔ ｅ ａ ａｌｂ ｅ ｂ ｎ ｗｉｔ ｓ ｄ ｒ ｅ ｎ ｅ ａ ｋ ｔ ｈ ｒ ｖ ｌａ ｅ ｙ ｔ ｅ ｒ ｃ ｉｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｈ ｖ ｉ ｌ ａ ｄ ｄ ｈ ｗａ ｅ ｉ ｄ ａ ｄ ｆｄ ｂ ｃ ｏ ｔ ｅ ａ ｖ

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２ ０ ，３ ２ ） １９ ０ ７ ４ （ １ ２
一
种 新 型 的端 到端 Ｔ Ｐ拥 塞 控 制 机 制 Ｃ
黄 葵 谭 强 ， ， 黄 蕾
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１海军 航 空 工 程 学 院 青 岛 分 院 ， ． 山东 青 间技 术 研 究 院 ． 京 １０ ９ ． 北 ００４ ３中科 院 软件 所 ． ． 北京 １０ ８ ０００
ｅ ｖｒ ｎｍｅ ｔ ｎｉ ｏ ｎ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｇ ｓｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ Ｔ Ｐ； ａｅ ｌ ｅ ｎ ｔ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｃ ｎ ｅ ｔ ｏ ｔ ； Ｃ ｓ ｔｌ ｔ ｅｗｏ ｋ ｏ ｏ ｉ
摘
要 ： 塞控 制机 制是 决定 Ｔ Ｐ协 议 性 能 的 重要 因素 。 统 拥 塞 控 制机 制在 卫 星 网络 中运 用时 会 导 致 Ｔ Ｐ性 能 的 大 幅 下 降 。 拥 Ｃ 传 Ｃ 本
１ ａａ Ａ ｒ ａｔ ａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ａ ａｅ ｙ Ｑｎ ｄｏ Ｂａ ｃ ，ｉｇ ａ ，ｈｎ ｏ ｇ２ ６ ４ ， ｈｎ ． ｖｌ ｅ ｎ ｕｉ ｌ ｎ ｉ ｅ ｎ ｃｄｍ ｉｇａ ｒｎ ｈ Ｑｎｄ ｏＳ ａ ｄｎ ６ ０ １Ｃ ｉａ Ｎ ｏ ｃ ｎ ｉ ２Ｃ ｉａＡ ａｅ ｆＳ ａｅＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｂ ｉｎ ００ ４ Ｃ ｉａ ．ｈ ｃｄｍｙｏ ｐ ｃ ｅｈ ｏ ｇ ，ｅ ｉｇ １０ ９ ，ｈｎ ｎ ｏ ｊ ３ ｎｔｕｅｏ ｏｗ ｒ，ｈｎ ｓ ｃｄｍ ｆＳｉｎｅ ，ｅ ｉｇ １０ ８ ，ｈｎ ． ｓｔ ｆＳｆ ａｅＣ ｉｅｅ Ａ ａｅ ｙ ｏ ｃｅｃｓＢ ｉｎ ０ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｉ ｉｔ ｔ ｊ

TCP流量控制与拥塞控制TCP 的流量控制与拥塞控制可以说是⼀体的。

流量控制是通过滑动窗⼝实现的，拥塞避免主要包含以下2个内容：（1）慢开始，拥塞避免（2）快重传，快恢复1.流量控制——滑动窗⼝TCP采⽤⼤⼩可变的滑动窗⼝进⾏流量控制，窗⼝⼤⼩的单位是字节。

发送窗⼝在连接建⽴时由双⽅商定。

但在通信的过程中，接收端可根据⾃⼰的资源情况，随时动态地调整对⽅的发送窗⼝上限值(可增⼤或减⼩)。

为什么要设置窗⼝？我们可以把窗⼝理解为缓冲区（但是有些窗⼝和缓冲区⼜不太⼀样）。

如果没有这些“窗⼝”，那么TCP没发送⼀段数据后都必须等到接收端确认后才能发送下⼀段数据，这样做的话TCP传输的效率实在是太低了。

解决的办法就是在发送端等待确认的时候继续发送数据，假设发送到第X个数据段是收到接收端的确认信息，如果X在可接受的范围内那么这样做也是可接受的。

这就是窗⼝（缓冲区）引⼊的缘由。

1.1 窗⼝（1）接收端窗⼝ rwnd接收端缓冲区⼤⼩。

接收端将此窗⼝值放在 TCP 报⽂的⾸部中的窗⼝字段，传送给发送端。

（2）拥塞窗⼝ cwnd (congestion window)发送端缓冲区⼤⼩（3）发送窗⼝swnd发送窗⼝的上限值 = Min [rwnd, cwnd]当 rwnd < cwnd 时，是接收端的接收能⼒限制发送窗⼝的最⼤值。

当 cwnd < rwnd 时，则是⽹络的拥塞限制发送窗⼝的最⼤值。

1.2 滑动窗⼝发送端已发送了 400 字节的数据，但只收到对前 200 字节数据的确认，同时窗⼝⼤⼩不变。

还可发送 300 字节。

发送端收到了对⽅对前 400 字节数据的确认，但对⽅通知发送端必须把窗⼝减⼩到 400 字节。

现在发送端最多还可发送 400 字节的数据。

2. 拥塞控制2.1 慢开始和拥塞避免2.1.1 慢开始原理（1）在主机刚刚开始发送报⽂段时可先将拥塞窗⼝ cwnd 设置为⼀个最⼤报⽂段 MSS 的数值。

目录第二章物理层 (3)1.最大传输速率R-MAX计算： (3)2.比特率与波特率的计算： (3)第三/四章数据链路层和MAC层 (6)1.带位填充首尾标志法即面向二进制帧格式：例：HDLC (6)2.奇偶校验： (7)3.校验和(CheckSum) (7)4.循环冗余校验（CRC） (9)5.流量控制 (10)（1）一位滑动窗口协议（协议4）：WT=1，WR=1 (10)（2）后退n帧协议 (11)6.信道利用率： (13)7.CSMA/CD 最短帧长最短帧长和时隙长度为度 (13)8.求环比特长度，求总时间 (14)9.二进制指数后退算法 (15)10.碰撞问题： (17)第五章网络层 (19)1.IP地址分类 (19)2.路由算法 (19)最短路径算法（Dijkstra）： (19)扩散法(flooding) (19)距离矢量算法 (19)L-S（链路状态）算法 (22)2.主机的IP地址分配 (22)3.子网掩码： (22)第六章传输层 (27)1. 拥塞控制 (27)2.TCP 超时后的适应重发RTT (29)第七章应用层 (31)1. DNS（DNS：Domain Name System域名系统） (31)2.E-mail系统的组成 (33)3. 简单邮件传输协议SMTP (33)4. POP3 (34)第二章物理层1.最大传输速率R-MAX计算：无噪声信道：R-MAX=2Blog2V（B带宽，V信号离散等级）有噪声信道：香农公式：R-max=Blog2(1+s/n)噪声=10log10S/N噪声为30dB,S/N=10002.比特率与波特率的计算：比特率=波特率*log2V注意单位：B(Byest)字节=8bit(比特)1KB=1024B 1Kbit=1000bit1MB=1024KB 1Mbit=1000Kbit 注意时间单位换算：1s=1000ms 1ms=1000us 1us=1000ns例题：1）在一条无噪声的信道上，如果带宽是4MHz，信号分成32个等级，那么，信道的最大比特率(即数据传输率)为_____bps，对应波特率为_____波特，发送一个20KB的文件最短需要的时间是_____。

（ ．ｃ ｏ ｌｏ ｓ ｒ ｎ ｕ ｉ ，Ｈａ ｂ ｎ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ １Ｓ ｈ ｏ ｆ Ａ ｔｏ ａ ｔｃ ｓ ｒ ｉ ｎ ｔｔ ｔ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ，Ｈａ ｂ ｎ ０ ０ ，Ｃ ｉ ａ ｒ ｉ １ ０ １ ｈ ｎ ； ５ ２Ｃｏ ｌｇ ｆ Ｍ ｅ ｓ ｒ —ｃ ｎ ｒ ｌＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ＆ Ｃｏ ｌ ｅ ｏ ａ ｕ ｅ ｏ ｔｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ ｍｍｕ ｉａ ｉ ｎ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｎ ｃ ｔｏ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ，Ｈａ ｂ ｎ Ｕｎ ｖ ｃ ｒ ｉ ｉ ．Ｓ ｉ Ｔｅ ｈ ，Ｈａ ｂ ｎ ５ ０ ０ ｈ ｎ ） ｃ． ｒ ｉ １ ０ ４ ，Ｃ ｉ ａ
但是 Ｔ ／ ＣＰＩ Ｐ在 卫 星 通 信 系 统 中应 用 又 面 临许
多技 术 问题 ， 主要 集 中在 Ｔ ＣＰ作 为传 输 控 制 协 议 在
链 路 误 码率 （ Ｅ 较 高、 延 比较 大 和 应 用 中信 道 Ｂ Ｒ） 时
不 对称 的特 性 下 ， 难表 现 出在地面网络 中的优 ２ 很 １ ． Ｔ Ｐ 协 议 在 卫 星 链 路 上 的 数 据 往 返 时 间 Ｃ （ Ｔ－Ｒｏ ｎ ｒ ｉ ｅ 开 始 计 算 数 据 发 出 到 收 ＲＴ ｕ ｄ Ｔｉ Ｔｍ ， ｐ
协 议欺 骗 问题 ， 方 法提 高 了 Ｔ Ｐ Ｉ ｖｒＳ ｔｌｅ 效率 和安 全 性 ． 该 Ｃ ／Ｐ ｏ ｅ ａｅｉ 的 ｌｔ 关 键 词 ： ＣＰ Ｔ ；慢 启 动 ；拥 塞控 制 ；ＲＴ Ｔ：协 议欺 骗 ；Ｓ Ｃ Ｓ ＯＰ
中图 分 类号 ： Ｐ ２ ． Ｔ ９ ７２
文献 标 识 码 ： Ａ
丘
己的骨 干 网 络 ， 开 了地 面 线 路 的 瓶 颈 和 高 昂 费 用 避

计算机科学２００７Ｖｏ１．３４№．７　在接收端模拟ＴＣＰ的组播拥塞控制协议　）　原冰张冰刘增基　（西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室　西安７１００７１）　

摘要提出了一种在接收端模拟ＴＣＰ行为的组播拥塞控制协议ＴＥＡＲＭ。该协议在每个接收端独立地维护拥塞　窗口并模拟ＴＣＰ协议来改变窗口大小，其后将窗口值转换为期望速率，反馈给发送端，其中反馈的速率为一段时间内　的加权平均。此外，使用了基于代表的机制来抑制反馈，并使用了历史打折机制来提高协议的响应性。仿真表明，该　协议具有良好的ＴＣＰ公平性、速率平滑性、可扩展性以及响应性，适用于流媒体组播业务的传输。　关键词拥塞控制，组播，ＴＣＰ公平性，可扩展性　

ＴＣＰ　Ｅｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｔ　Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ　ｆｏｒ　Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ　Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＹＵＡＮ　Ｂｉｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｂｉｎｇ　ＬＩＵ　Ｚｅｎｇ－Ｊｉ　（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ．ｏｆ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｘｉｄｉａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００７１）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　ＴＣＰ　ｅｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｔ　ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ　ｆｏｒ　ｍｕｌｔｉｃａｓｔ　ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｍａｉｎｔａｉｎｓ　ａｎ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　ｗｉｎｄｏｗ　ａｔ　ｅａｃｈ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ａｎｄ　ｉｍｉｔａｔｅｓ　ＴＣＰ　ｔＯ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄｏｗ　ｓｉｚｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｔｈｅｎ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｃｔｅｄ　ｒａｔｅ　ｔｈａｔ　ｉｓ　ａ　ｗｅｉｇｈｔｅｄ　ａｖｅｒａｇｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ａ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｔｉｍｅ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｒａｔｅ　ｉｓ　ｆｅｄ　ｂａｃｋ　ｔＯ　ｔｈｅ　ｓｅｎｄｅｒ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔＯ　ｓｕｐｐｒｅｓｓ　ｔｈｅ　ｆｅｅｄｂａｃｋｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ｄｉｓ—　ｃｏｕｎｔ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｉＳ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔＯ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｏｃｏ１．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｓｈｏｗｓ　ｇｏｏｄ　ＴＣＰ－ｆａｉｒｎｅｓｓ，ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ，ｓｃａｌａｈｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｎｅｓｓ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｋｅｓ　ｉｔ　ａ　ｇｏｏｄ　ｃｈｏｉｃｅ　ｆｏｒ　ｓｔｒｅａｍｉｎｇ　ｍｅｄｉａ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒ０ｓ　Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ，ＴＣＰ－ｆｒｉｅｎｄｌｉｎｅｓｓ，Ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ　

TCP拥塞控制算法比较
一、概述
TCP拥塞控制算法是确保网络正常运行最重要的算法之一，它通过限
制发送端的发送速率来控制拥塞，确保网络中数据的可靠传输、有效利用
网络带宽以及网络拥塞的有效控制。

近年来，随着网络技术的发展和应用，网络的负载和复杂性不断增加，TCP拥塞控制算法的重要性也日益凸显。

研究者们依据其独特的网络环境，提出了多种拥塞控制算法，他们的特点
不同，控制单元也各不相同。

本文将对目前主要的TCP拥塞控制算法进行
比较，以及介绍拥塞控制算法的优缺点。

1．慢启动算法（Slow-start Algorithm）
慢启动算法是TCP拥塞控制的基础，它主要用来调整发送端的发送速率，以有效地使用网络资源，改善网络的性能。

慢启动算法的拥塞控制单
元为拥塞窗口（Congestion Window），当拥塞窗口大小达到一定范围时，发送端将发送报文段，否则将暂时停止发送，以减少网络拥塞情况的发生。

2．拥塞避免算法（Congestion Avoidance Algorithm）
是TCP拥塞控制机制的另一个组成部分，它在慢启动算法的基础上增
加了一种自适应调整方法，使得发送端的发送速率可以根据拥塞环境的实
时变化而动态调整。

TCP拥塞控制算法比较TCP (Transmission Control Protocol) 是一种为互联网设计的通信协议，在传输数据时提供可靠、有序、高效的数据传输。

为了提高网络性能和稳定性，TCP采用了多种拥塞控制算法。

在本文中，我们将比较几种常用的TCP拥塞控制算法，包括慢启动、拥塞避免、快速恢复和快速重传。

1. 慢启动（Slow Start）：慢启动是TCP连接建立后的初始阶段，其目的是为了避免网络拥塞。

慢启动开始时，发送方将拥塞窗口设置为一个较小的值，然后每当收到一个确认ACK时，窗口大小就翻倍，直到达到一个拥塞窗口阈值。

慢启动算法的好处是可以逐渐增加发送速率，以避免一开始就发送大量的数据导致网络拥塞。

然而，慢启动也可能导致TCP流量在网络中迅速增加，从而导致网络拥塞。

因此，慢启动算法需要与拥塞避免算法配合使用。

2. 拥塞避免（Congestion Avoidance）：拥塞避免是TCP的一种算法，用于在慢启动阶段后维持合适的发送速率。

一旦达到慢启动阈值，发送方将进入拥塞避免模式。

在拥塞避免模式中，发送方每次收到一个确认ACK时，将窗口大小增加一个较小的值。

通过逐渐增加窗口大小，TCP可以确定一个合适的发送速率，以避免网络拥塞。

拥塞避免算法通常与慢启动算法结合使用，以实现更好的性能和稳定性。

3. 快速恢复（Fast Recovery）：快速恢复是一个TCP的拥塞控制算法，用于在网络拥塞时快速恢复发送速率。

当发送方连续收到三个重复的确认ACK时，表示网络可能发生了拥塞。

在拥塞发生时，发送方将进入快速恢复模式，将拥塞窗口减半，并继续发送数据。

然后，发送方将进入拥塞避免模式，逐渐增加窗口大小，以避免再次出现拥塞。

快速恢复算法的好处是可以快速适应网络拥塞，并尽快恢复发送速率。

然而，快速恢复也可能导致网络拥塞的进一步加剧，因此需要合适的拥塞避免算法进行配合。

4. 快速重传（Fast Retransmit）：快速重传是TCP的一种拥塞控制算法，用于在丢包发生时快速重新传输丢失的数据。