上一篇http://www.cnblogs.com/whc-uestc/p/4715334.html中已經講到TCP跟蹤一個擁塞窗口來（cwnd）提供擁塞控制服務，通過調節cwnd值以控制發送速率。那么TCP如何基於丟包事件來設置cwnd值？通過TCP擁塞控制算法來實現。TCP擁塞控制算法主要有三部分：慢啟動、擁塞避免、快速恢復。
1、慢啟動
當一條TCP連接開始時，cwnd的值一般初始設置為MSS的較小值。因為只有當發送方接收到ACK，才會更新cwnd的值，所以在一個RTT時間內，發送方只能發送cwnd字節大小的數據，這就使得初始發送速率大約為MSS/RTT。這是一個較小的值，大部分的帶寬還是空閑的，如何迅速更新cwnd以提高帶寬利用率？？
慢啟動狀態：cwnd的值以1個MSS開始並且每當傳輸的報文段首次被確認就增加一個MSS。
- 剛開始在第一個RTT中，cwnd只有1個MSS，發送一個報文;
- 收到一個ACK，此時cwnd增加1個MSS，在第2個RTT，cwnd為2個MSS，發送兩個報文;
- 會收到兩個ACK，此時cwnd增加2個MSS，所以在第3個RTT中，cwnd為4個MSS，發送4個報文；
- 依次類推。
從上面的過程，不難發現每過一個RTT，發送速率就會翻一倍。雖然起始速率只有MSS/RTT，但是在慢啟動的過程中是以指數增長的。當然，帶寬是有限的，發送速率不可能無限制地增長，那么問題來了，什么時候結束這種指數增長？？
(1) 當有一個超時引起的丟包事件（擁塞）時，TCP發送方將cwnd設置為1並重新開始慢啟動過程；同時將慢啟動閾值ssthresh設置為cwnd/2。
(2) 在(1)重新慢啟動過程中，當cwnd的值增長到大於等於慢啟動閾值ssthresh時，慢啟動結束，同時轉移到擁塞避免模式。
(3) 如果在慢啟動的過程中，發送方收到3個冗余的ACK，TCP就結束慢啟動過程，執行快速重傳並進入快速恢復模式。
2、擁塞避免
上面說到，只有當再次啟動慢啟動並且cwnd增長到大於等於慢啟動閾值ssthresh時，才會進入擁塞避免模式，所以當進入到擁塞避免時，cwnd的值大概是在第一次遇到擁塞時的cwnd的值的一半。此時如果繼續進行慢啟動就會使cwnd的值翻倍從而可能導致擁塞。所以擁塞避免模式對於每次收到的ACK，並不像慢啟動那樣直接將cwnd增加一個MSS字節，而是增加MSS*MSS/cwnd字節。也就是說當MSS=1460字節，cwnd為14600字節，那么每次收到一個ACK，cwnd增加1460*1/10字節，只有收到10個ACK，cwnd才會增加一個MSS。
問題來了，與慢啟動一樣，難道cwnd的值也是這么一直增長下去么？？什么時候結束呢？
(1) 當有一個超時引起的丟包事件（擁塞）時，同慢啟動一樣，TCP發送方將cwnd設置為1並重新開始慢啟動過程；同時將ssthresh設置為cwnd/2。
(2) 當收到3個冗余的ACK時，ssthresh設置為cwnd/2，TCP將cwnd的值設置為ssthresh+3，進入快速恢復模式。
3、快速恢復
對於引起TCP進入快速恢復狀態的缺失報文段，對收到的每個冗余ACK，cwnd的值增加1個MSS，當收到新的ACK時TCP把cwnd設置為ssthresh的值后進入擁塞避免狀態。
當在快速恢復階段出現超時事件，cwnd的值被設置為1個MSS，並且ssthresh的值設置為cwnd的一半，進入慢啟動狀態。
TCP的擁塞控制其實是加性增、乘性減（AIMD）的擁塞控制方式，當TCP連接的路徑上沒有擁塞（通過判斷丟包事件）時，發送速率加性增；當出現丟包事件時，發送速率乘性遞減。我們知道UDP本身是沒有實現擁塞控制的，其實如果大量使用UDP而沒有任何約束，那么網絡就很容易出現死鎖，使得端到端之間很少有數據能夠被傳輸。
4、總結：
當然，雖然UDP是不可靠、無連接的傳輸層協議，而TCP是面向連接的提供可靠數據傳輸的傳輸層協議。但是UDP的應用依舊很廣，像DNS,QQ都是用的是UDP，很多人會奇怪，為什么TCP提供了那么多服務，為什么不用TCP而用這么不可靠的UDP呢？？
其實無論TCP還是UDP，在如此復雜的網絡中，並不可能是完全可靠的。
- TCP只是通過確認和重傳機制來保證它的可靠性，而UDP並沒有確認和重傳機制。
- TCP提供有序的數據流服務，UDP每個數據包是單獨的，在接收方並不保證提交給應用層的數據包是有序的。
- TCP提供流量控制和擁塞控制，通過流量控制，可以讓發送方和接收方的應用層從接收緩沖區讀取數據的速率匹配，從而不會因為接收緩沖區滿而發生丟包；通過擁塞控制，每一個通過擁塞鏈路的TCP連接都能夠平等地共享鏈路帶寬。
但是正因為TCP提供了這么多的服務，使得TCP變得很臃腫，很難發送大容量的數據；這時候，輕量的傳輸層協議UDP就站出來了。UDP很簡單，不提供那么多的機制和服務，使得UDP的傳輸速率可以比TCP快很多。當然有人會說，UDP丟包率很高，UDP接收到無序的數據包，UDP沒有擁塞，可能導致網絡癱瘓等等一些問題。
因為傳輸層及以上的層次都是只在端系統中實現的，在網絡分組交換機中只有網絡層一下的實現，也就是說TCP的所有這些服務都是基於端到端的服務。既然是端到端的服務，那么上述的所有問題都可以通過上層（也就是應用層）來實現，通過在應用層把發送的數據進行編號，就可以在接收端對接收的數據進行排序，從而的到有序的數據；通過在應用層添加確認和重傳，就可以大大降低丟包率；通過在應用層加一個窗口，來達到流量控制和擁塞控制的目的。當然具體基於UDP的實現其實並不需要把所以TCP的服務都在應用層實現，否則還不如用TCP。我們只需要實現那些我們需要和關系的服務即可，比如說我們需要降低丟包率，我們就只實現重傳機制。（當然我們也可以完全不用傳輸層，應用層直接通過網絡層通信）
UDP很自由，可以任由上層來實現；TCP很全面，可以給上層提高可靠的數據傳輸和各種機制。到底選擇哪一種傳輸層協議，其實還要根據具體的應用來選擇。存在既有價值，關鍵是各方面的權衡而已。
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