TCP Reno 示例
TCP Reno 是负责网络拥塞控制的 TCP 协议的组成部分。 TCP Reno 是 TCP Tahoe（第一个内置拥塞控制算法）的扩展。
TCP Reno = Slow Start + AIMD + Fast Retransmit + Fast Recovery
TCP Reno的工作
假设：
- 发件人有无限数据要发送
- initcwnd = 10 段
- 数据包 3 和 4 被丢弃。
让我们通过一个例子来看看 TCP reno 的工作原理：
| S.No. | Packets ACKed | cwnd | inflight | Packets transmitted |
|---|---|---|---|---|
| 1. | None | 10 | 10 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 |
| 2. | 1 | 11 | 11 | 11, 12 |
| 3. | 2 | 12 | 12 | 13, 14 |
| 4. | 2(DA1, R5) | 13 | 13 | 15, 16 |
| 5. | 2(DA2, R6) | 14 | 14 | 17, 18 |
| 6. | 2(DA3, R7) * | 7 | 13 | Re3 |
| 7. | 2(DA4, R8) | 7 | 12 | – |
| 8. | 2(DA5, R9) | 7 | 11 | – |
| 9. | 2(DA6, R10) | 7 | 10 | – |
| 10. | 2(DA7, R11) | 7 | 9 | – |
| 11. | 2(DA8, R12) | 7 | 8 | – |
| 12. | 2(DA9, R13) | 7 | 7 | – |
| 13. | 2(DA10, R14) | 7 | 7 | 19 |
| 14. | 2(DA11, R15) | 7 | 7 | 20 |
| 15. | 2(DA12, R16) | 7 | 7 | 21 |
| 16. | 2(DA13, R17) | 7 | 7 | 22 |
| 17. | 2(DA14, R18) | 7 | 7 | 23 |
| 18. | 3 | 7+1/7 | 7 | 24 |
| 19. | 3(DA1, R19) | 7+2/7 | 7 | 25 |
| 20. | 3(DA2, R20) | 7+3/7 | 7 | 26 |
| 21. | 3(DA3, R21)* | (7+4/7)/2 | 7 | Re 4 |
第 1 步：最初，发送方将 10 个数据包发送到网络中，而无需等待任何 ACK。
cwnd = 10, inflight = 10. 我们预先假设数据包 3 和 4 丢失了，发送者还不知道。
步骤 2-5：发送方收到 packet-1 的 ACK 并将 cwnd 增加 1。因此，cwnd = 11。由于 packet-1 已被接收方接收，因此它不是 inflight。因此，机上 = 10 – 1 = 9。但最大。 inflight 的值等于 cwnd，因此发送方将 2 个新数据包发送到链路中。发送数据包 11 和 12。
当一个新的 ACK 到达发送方并且 inflight <= cwnd 时，发送方将其 cwnd 和 inflight 增加 1 并将 2 个新数据包传输到网络中。步骤 2-5 遵循相同的场景。
第 6 步：
- 当接收方接收到无序的数据包（即 1、2、5、7）时，它会生成重复的 ACK。
- 接收方按顺序发送接收到的最后一个数据包的 ACK。
- 当发送方获得第三个重复的 ACK 时，它会重新传输丢失的数据包（数据包 3）。
- 与上述步骤不同，这次 cwnd 不增加。
在 TCP Reno 中检测到数据包丢失时会发生 4 件事：
- cwnd 减半即 cwnd = cwnd/2
- sthresh 减少到 cwnd 的一半，即 ssthresh = cwnd/2
- 发送者变成沉默的半窗口称为沉默的半窗口。
- 发件人进入快速恢复阶段。
发送方在半个静默窗口期间不会发送任何新数据包，但由于确认数据包丢失，它会立即重新发送该数据包。这是 inflght 大于 cwnd 的独特情况。发送方保持沉默，直到 infight 等于 cwnd，这段时间本身称为沉默的半窗口。
步骤7-12：是沉默的半窗。发送方获得先前传输的数据包的 ACK，但不会将任何新数据包传输到网络中。发送方获得了 packet-2 的重复 ACK，因为它没有按顺序接收到数据包。重传的数据包 3 仍在传输中，尚未被接收方接收。
步骤 13-17： 半窗口静默结束，现在发送方通过在重复 ACK 到达时发送新数据包来维持 inflight = cwnd。如果它不发送新数据包，则每个 ACK，inflight 将比 cwnd 小 1，因此要充分利用链路，将传输新数据包。
Step-18 ：发送方接收到在进入快速恢复阶段之前重传的packet-3的ACK。 ACK-3 被认为是一个新的 ACK。这是发送方退出快速恢复阶段的时间点。现在，它进入了人工智能阶段。 AI代表添加剂增加。现在，每个 ACK 的 cwnd 将增加 1/cwnd。因此，每个 RTT 的飞行时间将增加 1。
Step-19 & 20: Sender 得到 packet-3 的重复 ACKs-1 和 2。我们知道 packet-4 丢失了（假设），但发送者还不知道这一点。这是 TCP Reno 的主要限制之一。
接收方已按顺序接收到数据包 1、2、3，数据包 4 丢失，这就是它发送按顺序接收到的最后一个数据包（数据包 3）的重复 ACK 的原因。
步骤 21： 发件人获得数据包 3 的第三个重复 ACK。它确认下一个数据包丢失；数据包 4 丢失。它将再次进入快速恢复阶段，但在此之前，它将重新传输数据包 4。
Thus, cwnd = current cwnd / 2
inflight > cwnd {exception}
Enters Fast recovery.TCP Reno 的限制：
- 它无法在单个 cwnd 窗口大小中检测到多个数据包丢失。它在单个窗口大小中多次减少 cwnd（等于丢包）。因此，它显着降低了 cwnd，这是不必要的，因为网络可以通过减少一次 cwnd 来摆脱拥塞状态。
- 在半窗口静默期间，发送者处于空闲状态，浪费了它的资源。
- 在同一个拥塞窗口中检测多个丢包需要花费大量时间。