tcp/ip 详解之超时重传与拥塞避免

重读一遍《tcp/ip详解》，感受比第一遍学的时候领悟又深了一些，作点记录。

1、首先是关于tcp超时重传的问题，简单来讲，tcp在发送完一份数据包以后会设定一个定时器，当定时器超时以前尚未关于这份报文的ACK到达的话，tcp就会认为这份报文超时，从而进行重传。可是如今的一个主要问题就是，超时定时器如何设定，设定值太大的话，丢失的数据包不能被及时发送，过小的话，原本没有丢失的数据包也被重传，也会影响网络性能。如今咱们须要一个算法来肯定RTO(retransmission timeout)。

算法1：RTT = αRTT + （1 - α）M

           RTO = βRTT

其中α推荐取值为0.9，β推荐取值为2，M为RTT的测量值，RTT为往返时延估计值

算法2：Err = M - A

           A = A + g·Err

           D = D + h·(|Err| - D)

           RTO = A + 4·D

其中M为RTT测量值，A为估计值

当报文被发送出去以后，超时定时器启动，通过一个RTO以后若是没有相应的ACK到达，则重发报文，而后超时定时器被定为2RTO，以后若是仍是没有收到ACK，则超时时延被定为4RTO，以后是8RTO。。。，可是Karn等人在1987年提出，若是一个报文在超时重传以后又收到了ACK，此时不能更新RTT和RTO，由于不知道此ACK是第一个报文的仍是第二个报文的。

2、再有就是tcp拥塞避免的问题。

在tcp协议中，有两个算法帮助实现拥塞避免，一个是慢启动算法，另外一个是拥塞避免算法。

慢启动算法：在tcp链接开始时，发送方初始化一个大小为一个最大报文段（MSS）的窗口，称为拥塞窗口，在此后的过程当中，发送方每收到一个ACK就将拥塞窗口加1，而后将此窗口和滑动窗口的最小值做为发送窗口。

拥塞避免算法：跟慢启动算法相似，此算法也是在收到ACK时更新拥塞窗口的值，所不一样的是它并非在收到一个ACK后将窗口加1，而是加1/cwnd（拥塞窗口）。具体算法是，cwnd(t+1) = cwnd(t) + mss*mss/cwnd(t)。

下面描述下完整的tcp拥塞避免算法：

对于一个tcp连接，初始化cwnd为1个最大报文段长度，ssthresh为65535字节。而后开始执行慢启动，直到cwnd的值大于ssthresh的值，此后执行拥塞避免。期间若是发生重传（超时或者收到重复的ACK），则将ssthresh的值更新，ssthresh = max(min(cwnd,awnd)/2,2*mss)，基本是将ssthresh的值减半，而后分状况讨论，若是是超时致使的重传，则将cwnd变为1，从新开始慢启动，若是是重复ACK致使的重传，则将cwnd变为ssthresh的值，继续往下走，若是cwnd大于ssthresh执行拥塞避免，若是小于则执行慢启动。