TCP與BBR

可靠傳輸

可靠傳輸基於滑動窗口
存在兩個窗口，容許發送窗口和容許接收窗口，
接收窗口當且僅當前綴徹底收到才能右移
發送窗口須要發送且收到確認才能右移（右端點不必定會移動，這取決於窗口值）

當確認丟失時須要採用超時重傳的機制

超時重傳的時機依靠RTT
RTTs樣本計算：\(RTTs=(1-α)RTTs+αRTT\)
超市計數器時間RTO計算：\(RTO=RTTs+4RTT_D\)
其中誤差值\(RTT_D=3/4RTT_D+1/4|RTTs-RTT|\)

流量控制

流量控制基於rwnd

注意rwnd的值僅在ACK=1的狀況下生效
當rwnd=0時接收方（指接收rwnd值的一方，平時是做爲發送方）須要等待發送方一個新的窗口值纔會繼續發送流量

一種狀況：B發送rwnd爲0後，發現內部存在緩存可用，從新發送窗口值後丟失了，產生死鎖

解決方法：持續計數器，當且僅當rwnd=0時啓動，到期則發送1B大小的零窗口探測報文（接收rwnd一方發出），若得出值爲0則維持現狀，reset計數器，不然解除死鎖

TCP傳輸的時機有

• 到達MSS
• push
• TCP內部有緩存且到達計數時間

解決小報文段的捎帶傳輸的實現：

Naggle算法：
1.發送第一個數據字節，後面的進行緩存
2.收到該字節的確認後，把緩存全部字節發送出去，隨後到達的繼續緩存
3.收到前面的確認後再以此類推

此時可改良網絡速率慢而數據到達速率快的狀況，而且能捎帶傳輸（先緩存下來而不是急於發送）

擁塞控制

發送發維護擁塞窗口cwnd，且讓發送窗口值等於cwnd

判斷擁塞依據：路由器的分組丟棄致使的超時

• 慢開始
  避免開始把大量數據注入網絡，cwnd設置爲2-4個SMSS
  且每次cwnd增長量=MIN(N,SMSS)，N爲剛確認的字節數
  一個輪次須要一次RTT時間，每次都會把cwnd翻倍
  細節：並非RTT事後直接倍增，是收到一個確認馬上增長對應的大小，詳看頁尾註釋
• 擁塞避免
  1.慢開始過程具備門限ssthreash，一旦cwnd超過該門限則進入擁塞避免算法，進行線性遞增，使網絡不易擁塞
  2.當出現超時（認爲擁塞）時，ssthresh折半且cwnd=1，回到慢開始環節
• 快重傳
  爲了儘早讓發送方得知個別報文丟失而不是誤判爲擁塞，接收方不使用捎帶確認的緩存算法，而是當即發送確認（失序也要）
  好比2 4 5 收到，認爲3丟了，會發送2的確認，此時2的兩次確認（4沒確認）表示3丟了，日後5也會發送2的重複確認，當ACK達到3時發送方確信是丟失了而馬上重發（3-ACK）
• 快恢復
  當得知只是部分丟失時，發送發直接把ssthread=cwnd/2且cwnd=ssthread，直接進入擁塞避免過程

四個階段的優化

1.慢啓動過程對高RTT不友好，能夠把cwnd適當加大
2.避免超時重傳可採用受限傳輸機制：發送方至少接收到一個重複ACK才傳輸新的數據報文段
(公平隊列。。。）

BBR原理

組成

• 即時帶寬
• RTT跟蹤
• pipe狀態機
• pacing rate和cwnd

BW計算

\(BW=delivered/interval_us\)
其中delivered是應答數據的個數，interval_us是應答所用的時間

其中應答部分不區分是正常發送仍是重傳

pacing rate和cwnd計算

\(pr=G \cdot BW\)，\(G\)爲增益係數

BBR中RTT只論曾經到達的最佳RTT，而不會加權平均（目標是再次令RTT最小）

此時\(cwnd = G' \dcot BDP\)
其中BDP爲帶寬和時延的乘積

G和G'由BBR狀態機給出

狀態機

每一次ACK都會計算BW，且把結果反饋給pipe狀態機，從而獲得G和G'
注意狀態機的多種狀態是具備必定針對性的，這裏不展開

補充說明

傳統TCP中輸出只有cwnd，而BBR還多輸出了一個pacing rate，用於控制cwnd的發送狀況，前者會在cwnd富裕的狀況下一併發出，然後者是根據pacing rate表示窗口內的數據包以多久的時間間隔發送，減小RTT抖動的可能性

補充補充說明

計網博大精深，雖然只挑了很小的方面去了解，但目前寫的這些都是十分粗略的，各位過客請別嫌棄。。