编辑“︁TCP流量控制与拥塞控制”︁

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== 概述 ==  
'''TCP流量控制（Flow Control）'''与'''拥塞控制（Congestion Control）'''是TCP协议中保证网络高效可靠传输的核心机制。  
* **流量控制**：通过滑动窗口机制协调发送方与接收方的数据处理速度，避免接收方缓冲区溢出。  
* **拥塞控制**：通过动态调整发送速率避免网络过载，包含慢启动、拥塞避免、快速重传等算法。  

== TCP流量控制 ==  
=== 滑动窗口机制 ===  
接收方通过通告窗口（Advertised Window, RWND）告知发送方可接收的数据量。发送方根据RWND调整发送窗口大小。  

<mermaid>  
sequenceDiagram  
    participant Sender  
    participant Receiver  
    Sender->>Receiver: 发送数据（Seq=1, Len=100, RWND=300）  
    Receiver-->>Sender: ACK=101, RWND=200（剩余缓冲区200字节）  
    Sender->>Receiver: 发送数据（Seq=101, Len=200, RWND=200）  
</mermaid>  

=== 零窗口问题与持续计时器 ===  
若接收方缓冲区满（RWND=0），发送方暂停发送并启动'''持续计时器'''（Persist Timer），定期探测窗口状态。  

<syntaxhighlight lang="python">  
# 模拟零窗口处理（伪代码）  
def handle_zero_window():  
    while receiver_window == 0:  
        start_persist_timer()  
        if timer_expired:  
            send_window_probe()  
            if ack_received and receiver_window > 0:  
                resume_transmission()  
</syntaxhighlight>  

== TCP拥塞控制 ==  
=== 核心算法 ===  
1. **慢启动（Slow Start）**：窗口从1个MSS（最大报文段）开始，每RTT指数增长。  
2. **拥塞避免（Congestion Avoidance）**：窗口超过慢启动阈值（ssthresh）后，每RTT线性增长。  
3. **快速重传（Fast Retransmit）**：收到3个重复ACK时立即重传丢失报文。  
4. **快速恢复（Fast Recovery）**：重传后直接进入拥塞避免阶段。  

<mermaid>  
graph LR  
    A[慢启动: CWND指数增长] -->|CWND ≥ ssthresh| B[拥塞避免: CWND线性增长]  
    B -->|收到3个重复ACK| C[快速重传与恢复]  
    C --> B  
    B -->|超时| D[重置CWND=1, ssthresh=CWND/2]  
    D --> A  
</mermaid>  

=== 数学模型 ===  
拥塞窗口（CWND）在慢启动阶段增长公式：  
<math>CWND = CWND + 1 \text{ per ACK} \implies CWND \approx 2^{n} \text{ per RTT}</math>  

== 实际案例 ==  
=== 视频流传输 ===  
当网络拥塞时，YouTube通过TCP拥塞控制动态降低视频码率，避免卡顿。例如：  
1. 初始阶段快速提升传输速率（慢启动）。  
2. 检测到丢包后，触发快速重传并降低发送速率（拥塞避免）。  

=== 代码示例：模拟拥塞控制 ===  
<syntaxhighlight lang="python">  
# 简化版拥塞控制模拟  
cwnd = 1  
ssthresh = 64  
in_fast_recovery = False  

def on_packet_loss():  
    global cwnd, ssthresh, in_fast_recovery  
    ssthresh = max(cwnd // 2, 1)  
    cwnd = 1 if not in_fast_recovery else ssthresh  
    in_fast_recovery = False  

def on_ack_received():  
    global cwnd, ssthresh  
    if cwnd < ssthresh:  
        cwnd *= 2  # 慢启动  
    else:  
        cwnd += 1   # 拥塞避免  
</syntaxhighlight>  

== 常见问题 ==  
=== 流量控制与拥塞控制的区别 ===  
{| class="wikitable"  
|+ 对比表  
! 特性 !! 流量控制 !! 拥塞控制  
|-  
| 目标 || 防止接收方过载 || 防止网络过载  
|-  
| 机制 || 滑动窗口（RWND） || 拥塞窗口（CWND）  
|-  
| 触发信号 || 接收方窗口通告 || 丢包或延迟增加  
|}  

== 总结 ==  
TCP通过流量控制与拥塞控制的协同工作，实现了高效可靠的数据传输。理解这些机制有助于优化网络应用开发与调试。

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