网络基本功：http报文及TCP拥塞控制机制( 三 ) _http报文

这种情况就叫做拥塞。拥塞发生的主要原因是网络能够提供的资源不足以满足用户的需求，这些资源包括缓存空间、链路带宽容量和中间节点的处理能力。
由于互联网的设计机制（任何人任何时间都能共享网络资源）导致其缺乏“接纳控制”能力，因此在网络资源不足时不能限制用户数量，只能靠降低服务质量来继续为用户服务，也就是“尽力而为”服务。但是也不是说增加网络资源，就可以避免网络拥塞。
拥塞虽然是由于网络资源的缺乏引起的，但是单纯增加资源并不能避免拥塞的发生。有时增加缓存空间到一定程度时，只会加重拥塞，而不是减轻拥塞，这是因为当数据包经过长期时间排队完成转发时，他们可能早已经超时，从而引起源端超时重发，而这些数据包还会继续传输到下一个路由器，从而浪费网络资源，加重网络拥塞。事实上，缓存空间不足导致的丢包更多的是拥塞的“症状”而非原因。
另外，增加链路宽带及提高处理能力也不能解决拥塞问题。
例如我们有4台ABCD主机和一个路由，所有的链路带宽都是1Gbps ，如果A和B 同时以1Gbps的速率发送数据，则路由器的输入速率为2Gpbs ，从而产生拥塞。避免拥塞的方法是控制AB的发送速率，例如AB都是0.5Gpbs ，但是如果此时D也以1Gpbs的速率发送，那么拥塞还是无法避免，况且用户主机不可能只有4个。所以说拥塞只是一个动态问题，我们没有办法用一个静态方案去解决，从这个意义上说，拥塞是不可避免的！！
拥塞是一个全局控制的过程，他不像点对点的流控机制，是一个局部的控制！
TCP的拥塞控制算法TCP的拥塞控制由4个核心的算法组成：慢启动（slow start）、拥塞避免（Congestion voidance）、快速重传（Fast Retransmit）和快速恢复（Fast Recovery）。
拥塞控制，在发送方维持着一个拥塞窗口cwmd（congestion window）的状态量。拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态的变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口，另外考虑到接收方的接收能力，发送窗口可能小于拥塞窗口。
4.1、慢启动（slow start）早期的开发的TCP应用在启动一个连接时会向网络中发送大量的数据包，这样很容易导致路由器缓存空间耗尽，网络发生拥塞，使得TCP连接的吞吐量急剧下降。由于TCP源端一开始并不知道网络资源当前的利用状况，因此新建立的TCP连接不能一开始就发送大量的数据，而只能逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。具体来说，当新建立一个连接时， CWND初始化为1个最大报文段（MSS）大小，发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据，每当有一个报文被确认， cwnd就增加1个MSS大小。这样cwnd的值就随着网络往返时间（Round trip time ， RTT）呈指数级增长，事实上，慢启动的速度一点也不慢，只是他的起点比较低一点儿而已，指数级的增长率是十分快的。
该算法的思想主要是一种探测一下网路的拥塞程度，就是不要一开始就发送大量的数据，也就是说有小到大逐渐增加（指数）拥塞窗口的大小。
我们可以简单计算：

开始cwnd=1
经过1个RTT后， cwnd=2*1=2
经过2个RTT后， cwnd=2*2=4
经过3个RTT后， cwnd=2*4=8
如果宽带为W ，那么经过RTT*log2W时间就可以占满带宽；

4.2、拥塞避免（Congestion voidance）如果按上述的慢启动的思想如果不加以控制的话，毫无疑问地发生网络拥塞，当cwnd很快增长上来的时候，也很快利用了网络的资源，但是cwnd不能一直这样增长，一定需要某个限制。TCP使用了一个慢启动门限（ssthresh）的变量，当cwnd超过该值后，慢启动结束，进入拥塞避免阶段。对于大多数的TCP是吸纳来说， ssthresh的值是65535（同样以16bit来计算）。拥塞避免的思想就是转指数增大变为加法线性增大。这样就可以避免增长过快导致网络拥塞，慢慢地增加调整到网络的最佳值。