tcp/ip 詳解之超時重傳與擁塞避免

重讀一遍《tcp/ip詳解》，感受比第一遍學的時候領悟又深了一些，作點記錄。

1、首先是關於tcp超時重傳的問題，簡單來講，tcp在發送完一份數據包以後會設定一個定時器，當定時器超時以前尚未關於這份報文的ACK到達的話，tcp就會認爲這份報文超時，從而進行重傳。可是如今的一個主要問題就是，超時定時器如何設定，設定值太大的話，丟失的數據包不能被及時發送，過小的話，原本沒有丟失的數據包也被重傳，也會影響網絡性能。如今咱們須要一個算法來肯定RTO(retransmission timeout)。

算法1：RTT = αRTT + （1 - α）M

           RTO = βRTT

其中α推薦取值爲0.9，β推薦取值爲2，M爲RTT的測量值，RTT爲往返時延估計值

算法2：Err = M - A

           A = A + g·Err

           D = D + h·(|Err| - D)

           RTO = A + 4·D

其中M爲RTT測量值，A爲估計值

當報文被髮送出去以後，超時定時器啓動，通過一個RTO以後若是沒有相應的ACK到達，則重發報文，而後超時定時器被定爲2RTO，以後若是仍是沒有收到ACK，則超時時延被定爲4RTO，以後是8RTO。。。，可是Karn等人在1987年提出，若是一個報文在超時重傳以後又收到了ACK，此時不能更新RTT和RTO，由於不知道此ACK是第一個報文的仍是第二個報文的。

2、再有就是tcp擁塞避免的問題。

在tcp協議中，有兩個算法幫助實現擁塞避免，一個是慢啓動算法，另外一個是擁塞避免算法。

慢啓動算法：在tcp鏈接開始時，發送方初始化一個大小爲一個最大報文段（MSS）的窗口，稱爲擁塞窗口，在此後的過程當中，發送方每收到一個ACK就將擁塞窗口加1，而後將此窗口和滑動窗口的最小值做爲發送窗口。

擁塞避免算法：跟慢啓動算法相似，此算法也是在收到ACK時更新擁塞窗口的值，所不一樣的是它並非在收到一個ACK後將窗口加1，而是加1/cwnd（擁塞窗口）。具體算法是，cwnd(t+1) = cwnd(t) + mss*mss/cwnd(t)。

下面描述下完整的tcp擁塞避免算法：

對於一個tcp連接，初始化cwnd爲1個最大報文段長度，ssthresh爲65535字節。而後開始執行慢啓動，直到cwnd的值大於ssthresh的值，此後執行擁塞避免。期間若是發生重傳（超時或者收到重複的ACK），則將ssthresh的值更新，ssthresh = max(min(cwnd,awnd)/2,2*mss)，基本是將ssthresh的值減半，而後分狀況討論，若是是超時致使的重傳，則將cwnd變爲1，從新開始慢啓動，若是是重複ACK致使的重傳，則將cwnd變爲ssthresh的值，繼續往下走，若是cwnd大於ssthresh執行擁塞避免，若是小於則執行慢啓動。