【计算机网络】第3章：传输层—拥塞控制原理-EW帮帮网

一、PPT

拥塞（Congestion） 指网络中的数据流量超过网络设备（如路由器、交换机）的处理能力，导致网络性能急剧下降的现象。表现为丢包率上升、时延增加、吞吐量降低，严重时可能引发“拥塞崩溃”（Congestion Collapse）。

原理：由端系统（发送方/接收方） 通过观察网络行为（如丢包、时延）推断拥塞，无需路由器显式反馈。
主要实现：TCP 拥塞控制算法（核心机制）：

机制	原理	关键点
慢启动	初始指数增长：每 RTT 拥塞窗口（cwnd）翻倍。	起点：1 MSS；阈值（ssthresh）控制阶段切换。
拥塞避免	超过 ssthresh 后线性增长：每 RTT cwnd +1 MSS。	保守增加，探测可用带宽。
快速重传	收到 3 个重复 ACK 时立即重传丢失分组，无需等待超时。	减少恢复延迟。
快速恢复	触发快速重传后，cwnd = ssthresh + 3 MSS，之后进入拥塞避免阶段。	避免过度降窗，维持吞吐量。
拥塞检测	触发条件： - 超时重传：cwnd = 1 MSS，重启慢启动（严重拥塞） - 重复ACK：cwnd = ssthresh/2（快速恢复）	AIMD（加性增/乘性减）是核心策略。

优点：无需网络层支持，部署简单（如 TCP 广泛使用）。
缺点：响应延迟较大，依赖推断可能不准确。

原理：路由器/交换机主动向发送方提供拥塞反馈信号，端系统据此调整发送速率。
主要技术：

技术	原理	实现示例
显式拥塞通知 (ECN)	路由器在 IP 头标记拥塞，接收方通过 ACK 通知发送方。	1. 路由器设置 IP 头 ECN 位 2. 接收方在 TCP ACK 中回显 3. 发送方减窗
ICMP 源抑制报文	路由器向发送方发送 ICMP Source Quench 报文要求降速。	早期技术（如 IPv4），现代网络较少使用。
基于速率的控制	路由器直接指定发送速率（如 ATM 网络的 ABR 服务）。	需专用协议支持（如 RM 细胞）。

ECN 工作流程：

优点：响应迅速，拥塞信息更准确。
缺点：需网络设备支持，部署复杂度高。