【概述】
拥塞控制，就是防止过多的数据注入到网络中，从而使网络中的路由器或链路不至于出现过载
当出现拥塞时，端点并不能了解到拥塞发生的细节，对通信连接的端点来说，拥塞往往表现为时延的增加
比较来说，拥塞控制是让网络能够承受现有网络负荷，是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、路由器、与降低网络传输性能有关的因素；流量控制，是端到端的通信量控制，通过抑制发送端发送速率，来使接收端来得及接收
在 TCP 中，流量控制由接收方根据其放在 TCP 报文段首部的窗口字段来通知发送方，从而保证将未确认的数据量控制在接收窗口 rwnd 的范围内；拥塞窗口，就是通过一定的算法，来维护拥塞窗口 cwnd 的大小
为了对 TCP 进行拥塞控制，定义了四个算法：慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复
【慢开始与拥塞避免】
慢开始
当 TPC 连接建立完毕，刚开始发送 TCP 报文段时，先令拥塞窗口 cwnd=1，即一个最大报文段长度 MSS，之后，每收到一个对新的报文段的确认后，就令 cwnd 加 $1$
例如，A 向 B 发送数据，发送时 A 的 cwnd=2，那么 A 一次可以发送 $2$ 个 TCP 报文段，当经过一个传输轮次 RTT 后，A 收到 B 对刚才 $2$ 个 TCP 报文段的确认，于是就令 cwnd=4，下一次发送就可发送 $4$ 个报文段
在使用慢开始算法后，没经过一个传输轮次，拥塞窗口 cwnd 就会加倍，其大小呈指数型增长
这样，慢开始一直将拥塞窗口 cwnd 增大到一个事先规定的慢开始门限 ssthresh，之后，采用拥塞避免算法
拥塞避免
拥塞避免是指：当发送方的拥塞窗口 cwnd 每经历一个 RTT，就增加一个 MSS，即令 cwnd 加 $1$，这使得 cwnd 线性增长，即加法增大
综上，根据 cwnd 与 ssthresh 的大小，可以进行如下归纳：
cwnd$<$ssthresh：执行慢开始算法cwnd$>$ssthresh：执行拥塞避免算法cwnd$=$ssthresh：可以使用慢开始也可以使用拥塞避免，通常使用拥塞避免
网络拥塞的处理
无论是在慢开始阶段还是在拥塞避免阶段，只要发送方检测到超时事件发生，即没有收到确认，重传计时器超时，就可认为网络出现拥塞
此时，要将慢开始门限 ssthresh 设为出现拥塞时发送方 cwnd 的一半，即乘法减小，同时，令 cwnd=1，之后，执行慢开始算法
这样做的目的是迅速减少主机发送到网络中的分组数，使得发生拥塞的路由器有足够的时间将队列中积压的分组处理完毕
也就是说，拥塞避免并非完全避免拥塞，而是指在拥塞避免阶段，将拥塞窗口 cwnd 控制为线性增长，在出现拥塞时减少网络分组，使网络比较不容易出现拥塞
慢开始与拥塞避免的实现过程
下面给出一个慢开始与拥塞避免实现过程的示例图
初始时，拥塞窗口 cwnd=1，慢开始门限 ssthresh=16
之后，发送方每收到一个确认 ACK，cwnd 的值就加 $1$，即 cwnd 呈指数增大
当拥塞窗口 cwnd=ssthresh，即 cwnd=16 时，改为采用拥塞避免算法，此时 cwnd 呈加法增大
假定 cwnd=24 时，出现拥塞，那么，设置 ssthresh=12，并令 cwnd=1，此时，cwnd 呈乘法减小
之后，重新开始执行慢开始算法，当 cwnd=12 时，改为执行拥塞避免算法
要注意的是，在慢开始阶段，若 $2cwnd>ssthresh$，则下一个 RTT 的cwnd 应该等于 ssthresh，而不是 2cwnd，即 *cwnd 不能跃过 ssthresh
在上例中，第 $16$ 个轮次 cwnd=8，ssthresh=12，第 $17$ 个轮次 cwnd=12，而非 $16$
【快重传与快恢复】
快重传与快恢复是对慢开始和拥塞避免的改进，其在两者的基础上引入了 TCP 可靠传输机制中的冗余 ACK 机制
在拥塞控制中，慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复，实际上是同时应用在拥塞控制机制中的，当发送方检测到超时就采用慢开始和拥塞避免，当发送方接收到三个冗余 ACK 就采用快重传和快恢复
快重传
在 TCP 可靠传输机制中，快速重传技术使用了冗余 ACK 来检测丢包的发生，而在网络中，丢包，说明网络可能出现拥塞
快重传即当发送方连续收到三个重复的 ACK 报文时，直接重传尚未收到的报文段，不必等待该 TCP 报文段设置的重传计时器超时
快重传并非取消重传计时器，而且在可能丢包的情况下更早地重传丢失的报文段
快恢复
快恢复是指：当发送方连续收到三个冗余 ACK 报文时，就认为网络中出现丢包，开始执行乘法减小，令慢开始门限 ssthresh 为发送方拥塞窗口 cwnd 的一半
与慢开始算法将 cwnd 设为 $1$ 不同，快恢复将 cwnd 的值设为 ssthresh 改变后的数值，之后开始执行拥塞避免算法，令拥塞窗口加法增大
如下图，可以发现，当网络出现拥塞时，cwnd 跳过了从 $1$ 开始的慢开始过程，所以被称为快恢复
