11. TCP 滑动窗口、拥塞控制是什么，有什么区别

总结

1. 滑动窗口：早期网络，通信双方不考虑网络拥挤情况，导致掉包。滑动窗口大小意味着有多少缓冲区接受数据。
2. 拥塞控制：防止过多数据注入网络中，拥塞控制是一个全局过程，控制网络流量。
3. 区别：滑动窗口解决掉包问题，拥塞控制解决网络拥塞问题。

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TCP 滑动窗口与拥塞控制详解

在 TCP 协议中，为了实现可靠传输和高效通信，引入了两个核心机制：滑动窗口（Sliding Window） 和 拥塞控制（Congestion Control）。它们分别从不同的角度优化数据传输过程。

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一、滑动窗口（Sliding Window）

✅ 基本概念

滑动窗口是 TCP 实现**流量控制（Flow Control）**的机制，用于控制发送方发送的数据量，确保接收方不会因为数据过多而溢出缓冲区。

✅ 核心作用

• 控制发送速率，避免接收方缓冲区溢出。
• 提高传输效率，允许连续发送多个数据包而不必等待每个确认。

✅ 窗口大小含义

• 表示接收方当前还能接收多少字节的数据（由接收方通过 window 字段告知发送方）。
• 发送方根据窗口大小决定可以发送的数据量。

[已发送且确认] [已发送未确认] [可发送但未发送] [不可发送]
<----窗口滑动方向---->

✅ 工作流程

1. 接收方在每次响应中携带自己的接收窗口大小（rwnd）。
2. 发送方根据接收方窗口大小调整发送的数据量。
3. 随着接收方不断接收并释放缓冲区，窗口“滑动”，发送方可继续发送新的数据。

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二、拥塞控制（Congestion Control）

✅ 基本概念

拥塞控制是 TCP 用来防止网络过载的一种机制，是一种全局性机制，旨在避免因发送方注入过多数据导致网络拥塞甚至崩溃。

✅ 核心作用

• 防止过多数据注入网络中，造成丢包、延迟增大。
• 动态调整发送速率，适应当前网络状况。

✅ 主要算法（TCP Reno 中的经典实现）

1. 慢启动（Slow Start）

   • 初始时以指数方式增加发送窗口。
   • 直到达到慢启动阈值或发生丢包。

2. 拥塞避免（Congestion Avoidance）

   • 窗口线性增长，更加保守。
   • 避免再次引发网络拥塞。

3. 快重传（Fast Retransmit）

   • 收到三个重复的 ACK 后立即重传丢失的报文段。

4. 快恢复（Fast Recovery）

   • 在快重传后进入该阶段，调整拥塞窗口和慢启动阈值。

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三、滑动窗口 vs 拥塞控制：主要区别

对比维度	滑动窗口（Flow Control）	拥塞控制（Congestion Control）
目标	防止接收方缓冲区溢出	防止网络拥塞
范围	点对点通信（发送方 vs 接收方）	全局网络环境
影响因素	接收方缓冲区大小	网络状态（如 RTT、丢包率）
控制机制	接收方通过 window 字段反馈窗口大小	发送方动态调整拥塞窗口（cwnd）
触发条件	接收方处理能力不足	网络出现丢包或延迟增大

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四、协同工作机制

TCP 的发送窗口最终取的是两个控制机制中的最小值：

发送窗口大小 = min(rwnd, cwnd)

• rwnd：接收方窗口（由滑动窗口控制）
• cwnd：拥塞窗口（由拥塞控制算法决定）

这意味着即使接收方还有空间接收数据，但如果网络已经拥塞，发送方也会减缓发送速度。

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五、一句话总结

滑动窗口解决的是接收端缓冲区问题，而拥塞控制解决的是网络整体负载问题；两者共同协作，确保 TCP 既能高效传输又能稳定运行在网络环境中。

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六、扩展知识：现代改进方案

• BBR（Bottleneck Bandwidth and RTT）：Google 提出的新型拥塞控制算法，基于带宽和延迟建模，不再依赖丢包作为拥塞信号。
• CUBIC TCP：Linux 内核默认使用的拥塞控制算法，性能优于 Reno，在高速网络中表现更好。

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