第6章：拥塞控制与队列管理

网络负载的反馈

拥塞控制管理共享网络中的注入速率。若所有发送者只在丢包后原速重传，额外副本会继续占用链路，使有效吞吐量下降。重传需要与降低负载配合。

反馈有不同形式：丢包、时延增长、显式拥塞通知 ECN。信号发生在路径某处，但发送方通常只观察到端到端结果，因而需要一个控制过程，而不是读取一个全网精确状态。

经典慢启动每个 RTT 大致使拥塞窗口翻倍，直至阈值或拥塞事件；拥塞避免阶段每 RTT 大致增加一个 MSS。遇到特定丢包信号时，窗口按比例减少。实际行为还取决于 ACK、重传恢复和具体实现。

用离散模型 $w\leftarrow w+1$ 、丢包时 $w\leftarrow w/2$ 表示加性增、乘性减。若窗口在 $W/2$ 到 $W$ 之间往复，一轮约经过 $W/2$ 个 RTT，发送量约为

\frac{3W}{4}\cdot\frac W2=\frac{3W^2}{8}.

若理想化为每轮恰丢一个包，则 $p\approx8/(3W^2)$ ，平均吞吐量与 $1/(RTT\sqrt p)$ 同阶。这只是固定 RTT、长连接、Reno 式窗口锯齿下的近似，不适用于所有拥塞控制算法。

多个流共享链路时，“公平”需要定义。按流公平与按用户公平不同：同一用户开十条连接，可能得到比一条连接更多的份额。经典基于 ACK 的算法还可能偏向 RTT 较短的流。

公平并不自动等于低延迟。所有流都公平地排在很长的队列中，交互请求仍可能很慢。因此路由器的调度与队列管理也是服务质量的一部分。

尾丢弃只在缓冲满时丢包，可能让队列长期占满。主动队列管理在缓冲完全耗尽之前丢弃或标记，给发送方更早的反馈。ECN 需要端点和路径相应支持，且发送方必须响应标记。

按流排队可隔离不同流的队列，再结合调度减少大流对短请求的影响。它不能创造额外带宽，链路长期超载时仍要限速、排队或拒绝部分负载。

现代算法还可能估计瓶颈带宽和最小 RTT。比较算法时需要同时测吞吐量、排队时延、丢包、竞争公平性和不同路径条件，不能只测一次下载速度。