TCP网络拥塞
详解
在网络出现拥堵时，如果继续发送大量数据包，可能会导致数据包时延、丢失等，这时 TCP 就会重传数据，但是一重传就会导致网络的负担更重，于是会导致更大的延迟以及更多的丢包，这个情况就会进入恶性循环被不断地放大……
所以，TCP 不能忽略网络上发生的事，它被设计成一个无私的协议，当网络发送拥塞时，TCP 会自我牺牲，降低发送的数据量。
于是，就有了拥塞控制，控制的目的就是避免「发送方」的数据填满整个网络。
为了在「发送方」调节所要发送数据的量，定义了一个叫做「拥塞窗口」的概念。
拥塞窗口 cwnd是发送方维护的一个的状态变量，它会根据网络的拥塞程度动态变化的。
我们在前面提到过发送窗口 swnd 和接收窗口 rwnd 是约等于的关系，那么由于加入了拥塞窗口的概念后，此时发送窗口的值是swnd = min(cwnd, rwnd)，也就是拥塞窗口和接收窗口中的较小值。
拥塞窗口 cwnd 变化的规则：
只要网络中没有出现拥塞，cwnd 就会增大；
但网络中出现了拥塞，cwnd 就减少；
只要「发送方」没有在规定时间内接收到 ACK 应答报文，也就是发生了超时重传，就会认为网络出现了拥塞。
拥塞控制算法：
- 慢启动：
当发送方每收到一个 ACK，拥塞窗口 cwnd 的大小就会加 1（表示能发送1个MSS大小）
有一个叫慢启动门限 ssthresh （slow start threshold，65535字节）状态变量。
- 当 cwnd < ssthresh 时，使用慢启动算法。
- 当 cwnd >= ssthresh 时，就会使用「拥塞避免算法」。
- 拥塞避免算法：
每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd。
- 拥塞发生：
当网络出现拥塞，也就是会发生数据包重传，重传机制主要有两种：
- 超时重传，一直没收到ACK，从丢失的ACK开始超时重传
- 快速重传，收到三个相同的ACK，表明某个包丢失了，快速重传丢失的包
- 当发生了「超时重传」，则就会使用拥塞发生算法
这个时候，ssthresh 和 cwnd 的值会发生变化：
* ssthresh 设为 cwnd/2，
* cwnd 重置为 1（假设为1，其实是恢复为 cwnd 初始化值，默认初始值为10）
接着，就重新开始慢启动
这种方案会导致如果只丢了一个包，却要立马刹车减速回到解放前， 重新慢启动
- 当发生了「快速重传」，TCP 认为这种情况不严重，因为大部分没丢，只丢了一小部分，则 ssthresh 和 cwnd 变化如下：
* cwnd = cwnd/2 ，也就是设置为原来的一半;
* ssthresh = cwnd;
* 进入快速恢复算法
* 即慢启动门限和拥塞窗口都变为拥塞窗口的一半
- 快速恢复：
快速重传和快速恢复算法一般同时使用，快速恢复算法是认为，你还能收到 3 个重复 ACK 说明网络也不那么糟糕，所以没有必要像 RTO 超时那么强烈。算法如下：
- 拥塞窗口 cwnd = ssthresh + 3 （ 3 的意思是确认有 3 个数据包被收到了），之前设置为ssthresh = cwnd，所以其实这里就是设为cwnd = cwnd/2 + 3;如下图为12变成9
- 重传丢失的数据包；
- 如果再收到重复的 ACK，那么 cwnd 增加 1；
- 如果收到新数据的 ACK 后，把 cwnd 设置为第一步中的 ssthresh （cwnd / 2）的值，原因是该 ACK 确认了新的数据，说明从 duplicated ACK 时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态；
为什么收到新数据后cwnd变为ssthresh？
首先，快速恢复是拥塞发生后慢启动的优化，其首要目的仍然是降低 cwnd 来减缓拥塞，所以必然会出现 cwnd 从大到小的改变。
其次，cwnd逐渐加1的存在是为了尽快将丢失的数据包发给目标，从而解决拥塞的根本问题（三次相同的 ACK 导致的快速重传），所以这一过程中 cwnd 反而是逐渐增大的。
面试快答
TCP的拥塞控制主要通过慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复等机制来运作。
初始阶段，TCP使用慢启动算法，每次收到一个 ACK，窗口大小就翻倍，这个阶段窗口是指数增长。
当拥塞窗口达到慢启动阈值后，进入拥塞避免阶段，此时窗口是线性增长。
如果检测到数据包丢失（通过超时或重复ACK），TCP会启动快速重传机制，立即重传丢失的数据包。
并且窗口会调整为原本窗口的 1/2，也就是快开始。
而后进入快速恢复（快开始）阶段，保持窗口线性增长。
这些机制共同作用，确保了TCP在避免网络拥塞的同时，提供稳定可靠的数据传输。
简述
慢启动指数增长，拥塞避免线性增长，快速重传窗口减半，快速恢复线性增长；