拥塞控制的一般原理
在某段时间，若对网络中某资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。这种现象称为拥塞 (congestion)。
最坏结果：系统崩溃。
拥塞产生的原因
出现拥塞的原因：
∑ 对资源需求 > 可用资源
网络拥塞往往是由许多因素引起的。例如：
点缓存的容量太小；
链路的容量不足；
处理机处理的速率太慢；
拥塞本身会进一步加剧拥塞；
增加资源能解决拥塞吗？ 不能。
这是因为网络拥塞是一个非常复杂的问题。简单地采用上述做法，在许多情况下，不但不能解决拥塞问题，而且还可能使网络的性能更坏。
网络拥塞往往是由许多因素引起的。例如：
增大缓存，但未提高输出链路的容量和处理机的速度，排队等待时间将会大大增加，引起大量超时重传，解决不了网络拥塞；
提高处理机处理的速率会会将瓶颈转移到其他地方；
拥塞控制与流量控制的区别
定义
- 拥塞控制防止过多的数据注入到网络中，使网络中的路由器或链路不致过载；
- 流量控制抑制发送端发送数据的速率，以使接收端来得及接收；
需要步骤
-
拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到与降低网络传输性能有关的所有因素。
-
流量控制是点对点通信量的控制，是端到端的问题；
流量控制做的好会大大降低拥塞；但是拥塞不仅仅和流量控制有关。
拥塞控制所起的作用
没有拥塞的时候 预防拥塞
即将拥塞时，减少流量
已经拥塞 防止损失
拥塞控制的一般原理
拥塞控制的前提：网络能够承受现有的网络负荷。
实践证明，拥塞控制是很难设计的，因为它是一个动态问题。
分组的丢失是网络发生拥塞的征兆而不是原因。
在许多情况下，甚至正是拥塞控制本身成为引起网络性能恶化、甚至发生死锁的原因。
开环控制和闭环控制
开环控制
在设计网络时，事先考虑周全，力求工作时不发生拥塞；
思路：力争避免发生拥塞。
闭环控制
基于反馈环路的概念；
根据网络当前的运行状态采取相应控制措施；
思路：在发生拥塞后，采取措施进行控制，消除拥塞。
闭环控制
属于闭环控制的有以下几种措施：
(1) 监测网络系统，以便检测到拥塞在何时、何处发生。
(2) 将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方。
(3) 调整网络系统的运行以解决出现的问题。
闭环控制措施
- 监测
- 传送
- 调整
监测网络的拥塞
主要指标有：
由于缺少缓存空间而被丢弃的分组的百分数；
平均队列长度；
超时重传的分组数；
平均分组时延；
分组时延的标准差，等等。
上述这些指标的上升都标志着拥塞的增长。
传递拥塞通知
发送通知拥塞发生的分组；
在分组中保留表示拥塞状态的字段；
周期性地发出探测分组等。
采取行动的时机
过于频繁，会使系统产生不稳定的振荡；
过于迟缓地采取行动又不具有任何实用价值。
TCP 的拥塞控制方法
TCP 采用基于窗口的方法进行拥塞控制。该方法属于闭环控制方法。
TCP发送方维持一个拥塞窗口 cwnd (Congestion Window)
发送端利用拥塞窗口根据网络的拥塞情况调整发送的数据量。
发送窗口大小不仅取决于接收方窗口，还取决于网络的拥塞状况，所以真正的发送窗口值为：
真正的发送窗口值 = Min (接收方窗口值，拥塞窗口值)
慢开始
主动队列管理 AQM
TCP 拥塞控制和网络层采取的策略有密切联系。
若路由器对某些分组的处理时间特别长，那么这就可能使这些分组中的TCP报文段经过很长时间才能到达终点，结果引起发送方超时，对这些报文段进行重传。
重传会使 TCP 连接的发送端认为在网络中发生了拥塞，但实际上网络并没有发生拥塞。
对 TCP 拥塞控制影响最大的就是路由器的分组丢弃策略。