说明

TCP的拥塞机制，包含慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复、拥塞通知等一系列的方法。

常规操作手段

原理

默认，TCP连接，都是慢启动，也可以关闭。因为还不了解网络的带宽，不了解服务器能接受的最大窗口。所以，第一个数据包，一般是1个或者2个MSS那么大，这也就是CWND，拥塞窗口的大小。如果发过去，收到了一个ACK的确认包，发送方就以指数来增长CWND，如果上一次是1次，那下一次就是2的1次方。又收到了ACK，那下一次就是2的2次方，这样来增长CWND。

正常的停止：如果达到预设的慢启动阈值（ssthresh）了，那就不再增长CWND。进入拥塞避免阶段。发送方不再使用指数增长，而是进行线性增长，每个RTT周期，我就增加一个MSS，这样又可以继续缓慢试探对方能承受的数据大小，也不至于一下子拥塞了网络。如果在这个阶段还发生了超时（超过RTO），或者其他拥塞的指示（比如收到ECN），就会进入慢启动阶段。否则会一直停留在拥塞避免阶段；
非正常的停止：

如果在慢启动过程中，检测到网络拥塞了（连续3次收到重复的ACK），进入快速重传阶段。ssthresh会设置为当前CWND的一半，CWND也将重置为ssthresh + 3个MSS（最大报文段）。此时进入快速恢复阶段。之后发送方每收到一个重复的ACK（接收方不断发送自己已经收到了哪些数据包的确认包。你可以理解为，一共发了1,2,3,4,5。这时候3丢了，接收方就不断给发送方发ACK(2)，代表1,2我收到了，快点给我3。只要接收方还在不断收到4,5这些包，它就会继续重复发ACK(2)，有点催单的意思），就将cwnd增加1个MSS。如果收到了丢失包的ACK确认包，cwnd = ssthresh，会重新进入拥塞避免阶段。如果在这个阶段还发生了超时（超过RTO）就会进入慢启动阶段；
如果在慢启动过程中，是因为RTO超时了。那么发送方会进入重传阶段。通常会将cwnd重置为初始值（通常是一个或两个MSS），ssthresh改为cwnd的一半，然后进入慢启动阶段。

优点

1）避免网络一开始就会拥塞；

2）动态适应网络的变化，逐步增加 、减慢发送速度。

缺点

1）一开始增长比较慢，可能会导致传输延迟；

2）在高带宽、低延迟网络中，慢启动可能会使得访问变慢。

 提前规避手段

原理

显式拥塞通知（ECN，Explicit Congestion Notification），和ECN配套使用的，通常有CWR标志（Congestion Window Reduced），这通常是在发送方已经收到了ECN后，自己需要减少发送速率（通常通过减小拥塞窗口cwnd），那会在发送方发送下一个数据包的TCP头部设置CWR标志，表示它已经处理了拥塞信号并减少了发送速率。进入慢启动阶段。他俩最好是配合使用，这样可以增加双方通信的同步性。假如，发送方就是不用CWR，但是还是会减小发送速率，这时候，接收方会继续不断发送带有ECE标志的数据包给发送方，这也会增加不必要的开销。ECN和CWR也是需要在握手过程中协商的，确认双方都支持，才可以使用。具体为：发送方设置SYN包中的ECE和CWR标志，表示支持ECN。接收方在SYN-ACK包中设置ECE标志，表示支持ECN。

IP头部标志位：

ECN标志位使用IPv4头部的ToS字节（IPv6的Traffic Class字节）中的两位。
00：非ECN功能
01：ECN可用，但未发生拥塞
10：ECN功能有效，拥塞发生（ECN-Capable Transport, ECT(0)）
11：拥塞发生，发送方应减小发送速率（Congestion Experienced, CE）

ECN和CWR具体使用示例如下：

目的：在网络中发生拥塞前通知发送方，以避免丢包。
机制：路由器检测到即将发生拥塞时，在IP头部设置的ECN字段中设置CE（Congestion Experienced）标志。接收方收到带有CE设置的数据包后，就在回复给发送方的TCP ACK确认包中，设置ECE标志，通知发送方前方有拥塞。这样发送方就会减小发送速率，进入拥塞避免或者其他的控制状态。同时，发送方发送的下一个数据包，CWR会置位。

其他拥塞控制手段

TCP拥塞控制算法不断发展，以下是一些常用的，改进的算法，进一步优化了不同网络环境中的传输性能：

TCP Reno：包括基本的慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复。
TCP New Reno：改进了TCP Reno的快速恢复机制，对多个丢包的处理更有效。
TCP Tahoe：最早的TCP拥塞控制算法，包括慢启动和拥塞避免，但每次丢包后都会进入慢启动阶段。
TCP Vegas：基于延迟的拥塞控制算法，通过RTT测量估计网络拥塞程度。
TCP Cubic：适用于高带宽-延迟产品（BDP）网络，使用立方增长函数来调整cwnd。
BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）：Google开发的一种拥塞控制算法，通过估计瓶颈带宽和最小RTT来动态调整发送速率。