面试题：网络编程：TCP流量控制与拥塞避免的区别

Question

请阐述在TCP/UDP Socket编程中，流量控制和拥塞避免分别解决什么问题，以及它们的实现机制有哪些不同。

Answer 1

流量控制解决的问题

流量控制主要解决发送方和接收方速度不匹配的问题。防止发送方发送数据过快，导致接收方来不及接收而丢失数据。例如，接收方的缓冲区已满，若发送方继续高速发送，就会造成数据溢出丢失。

拥塞避免解决的问题

拥塞避免主要解决网络中的拥塞问题。当网络中数据量过大，超过了网络的承载能力时，会导致网络性能下降，如延迟增加、吞吐量降低等。拥塞避免机制就是要防止网络进入拥塞状态，并在拥塞发生时进行缓解。

实现机制的不同

1. 流量控制实现机制
   • TCP的流量控制：通过接收方通告窗口（Advertised Window）来实现。接收方在TCP报文中的窗口字段告知发送方自己当前的接收缓冲区大小（可用空间），发送方根据这个窗口大小来调整发送数据量。例如，接收方当前接收缓冲区有1000字节可用，就在窗口字段填1000，发送方就知道最多能发送1000字节数据。
2. 拥塞避免实现机制
   • TCP的拥塞避免：
     • 慢启动：初始时，拥塞窗口（Congestion Window，cwnd）设置为一个较小的值（如1个最大段长度MSS），每收到一个确认（ACK），cwnd就增加一个MSS。这样，cwnd呈指数增长，快速探测网络的承载能力。
     • 拥塞避免：当cwnd增长到慢启动门限（ssthresh）时，进入拥塞避免阶段，此时cwnd每经过一个往返时间（RTT），只增加1个MSS。这种线性增长方式可以避免网络拥塞。
     • 拥塞发生处理：如果出现超时（RTO）或收到三个重复ACK，认为网络发生拥塞，ssthresh会降低为当前cwnd的一半，cwnd重新设置为1个MSS，再次进入慢启动阶段。而UDP本身没有内置的拥塞避免机制，一般需要应用层自己实现类似机制，如基于速率的控制等。