TCP 中常见的拥塞控制算法有哪些

TCP（Transmission Control Protocol）中的拥塞控制算法用于避免网络过载，并确保公平合理地利用网络资源。常见的 TCP 拥塞控制算法包括以下几种：

1. 慢启动（Slow Start）

• 简介：慢启动是 TCP 最初启动时使用的一种机制。它通过逐步增加拥塞窗口（Congestion Window, cwnd）的大小来探测可用网络带宽。
• 工作机制：每当接收到一个 ACK 确认包，cwnd 值就会增加。具体来说，cwnd 在每个 RTT（Round-Trip Time）内呈指数级增长，直到达到一个阈值（ssthresh），进入拥塞避免阶段。

2. 拥塞避免（Congestion Avoidance）

• 简介：拥塞避免阶段接在慢启动之后，主要目的是在网络接近拥塞时减缓拥塞窗口的增长，以避免网络拥塞。
• 工作机制：当 cwnd 达到 ssthresh 时，窗口增长由指数级转为线性增长，每个 RTT 内 cwnd 增加一个 MSS（Maximum Segment Size）。

3. 快速重传（Fast Retransmit）

• 简介：快速重传是一种在没有等待重传计时器超时的情况下，立即重传丢失数据包的机制。
• 工作机制：如果发送方连续收到三个相同的 ACK 确认包，意味着可能有一个数据包丢失，发送方将立即重传该丢失的数据包，而不需要等待超时。

4. 快速恢复（Fast Recovery）

• 简介：快速恢复是在快速重传后用来避免慢启动的拥塞窗口完全重置的一种机制。
• 工作机制：在收到三个重复 ACK 后，cwnd 将减半，而不是重置为 1 MSS，并进入拥塞避免阶段，而不是重新进入慢启动。

5. Reno

• 简介：TCP Reno 是对经典 TCP 的一种改进，结合了慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复四个机制。
• 工作机制：在网络拥塞时，Reno 能够通过快速重传和快速恢复机制快速响应和恢复，但在高丢包率的网络中性能较差。

6. NewReno

• 简介：TCP NewReno 是对 Reno 的改进，优化了快速恢复阶段，使得它在存在多个丢包的情况下表现更好。
• 工作机制：NewReno 在检测到多重数据包丢失时，通过部分 ACK 机制更高效地恢复丢包，而不是像 Reno 那样完全依赖慢启动。

7. Vegas

• 简介：TCP Vegas 是一种基于延迟的拥塞控制算法，试图通过监控延迟变化来预测拥塞，从而提前调整发送速率。
• 工作机制：Vegas 通过测量数据包的 RTT 变化来估算拥塞程度，并在拥塞发生之前减少发送窗口，从而避免网络过载。

8. CUBIC

• 简介：CUBIC 是 Linux 系统中的默认 TCP 拥塞控制算法，适用于高带宽、高延迟的网络环境。
• 工作机制：CUBIC 使用三次曲线函数来控制拥塞窗口的增长速度，避免了慢启动阶段的缓慢增长，同时在带宽充足时能够快速利用网络资源。

9. BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）

• 简介：BBR 是 Google 开发的一种新型拥塞控制算法，旨在最大化带宽利用率并最小化网络延迟。
• 工作机制：BBR 通过实时估算瓶颈带宽和 RTT 来调整发送速率，不依赖丢包作为拥塞信号，而是通过主动控制流量，避免传统算法中的拥塞窗口波动问题。

10. 复合拥塞控制（Compound TCP）

• 简介：Compound TCP 是一种混合了丢包和延迟两种拥塞检测方法的算法，旨在提高高带宽延迟产品（BDP）网络上的性能。
• 工作机制：Compound TCP 结合了基于丢包的传统拥塞控制（如 Reno）和基于延迟的拥塞控制（如 Vegas），能够更好地适应不同网络条件下的传输。

这些拥塞控制算法各有优劣，适用于不同的网络条件和应用场景。选择合适的拥塞控制算法可以有效提高网络传输效率，避免网络拥塞，提高 TCP 连接的整体性能。