TCP 拥塞控制：cwnd 怎么变大、丢包时怎么收

更新时间：2026-09-17。网络协议域·传输层。本篇讲协议状态机与窗口增减机制；性能调参、CUBIC/BBR 的内核实现与实测见 concepts/network/tcp-flow-congestion-control。

流量控制解决"别压垮接收方"（rwnd，见滑动窗口），拥塞控制解决"别压垮网络"。发送方维护一个由自己估算的拥塞窗口 cwnd，实际发送量取 min(cwnd, rwnd)。新连接或刚发生拥塞时 cwnd 很小，靠算法探测可用带宽逐步放大，一旦发现拥塞（丢包/排队）就果断收缩。

一、四个经典阶段

以早期 TCP Reno/Tahoe 为代表，cwnd 以 MSS 为单位变化：

阶段	触发	cwnd 变化
慢启动 slow start	连接开始 / 超时后	每 RTT 翻倍（指数增长），直到 ssthresh
拥塞避免 congestion avoidance	cwnd ≥ ssthresh	每 RTT +1 MSS（线性增长，AIMD 的 MI 部分）
快重传 fast retransmit	收到 3 个重复 ACK	立即重传，见重传篇
快恢复 fast recovery	紧跟快重传	cwnd 减半（+3），不回慢启动，进入拥塞避免

bash

cwnd
 │            慢启动(指数)        拥塞避免(线性 +1/RTT)
 │           ╱                ╱──────╲ 丢包
 │          ╱               ╱          ╲ 减半(快恢复)
 │         ╱              ╱            ╲────
 │        ╱             ╱
 │  1 MSS╱__________╱
 └────────────────────────────────────────── 时间/RTT

二、两类拥塞信号，反应不同

超时（RTO）：被视为严重拥塞。ssthresh = cwnd/2，cwnd 直接打回 1（Tahoe）或极小值，从慢启动重来——吞吐跌得最狠。
3 个重复 ACK（快重传）：说明后续包其实到了，网络没完全断。Reno 走快恢复：ssthresh=cwnd/2、cwnd≈ssthresh，减半后线性增长，而不是从头开始。

这种"和式增、积式减"（AIMD：加性增、乘性减）让多条共享瓶颈的 TCP 流最终公平收敛到大致均分带宽——这是互联网公平性的基石。

三、ssthresh：慢启动到线性的闸门

慢启动门限 ssthresh（slow start threshold）决定何时停止指数增长：

cwnd < ssthresh：慢启动（翻倍）。
cwnd ≥ ssthresh：拥塞避免（线性）。
发生丢包时把 ssthresh 降到当时 cwnd 的一半，作为下次探测的目标。

四、现代算法：CUBIC 与 BBR

经典 Reno 把"丢包"当作拥塞的唯一信号，在深缓冲/高 BDP 网络会导致 bufferbloat，在不丢包但已排队的链路过慢。

算法	信号与模型	特点
CUBIC（Linux 2.6.19+ 默认）	仍以丢包为主，但用三次函数曲线探测，增长与 RTT 解耦	高 BDP 下比 Reno 更激进、流间更公平，仍是丢包驱动
BBR（Google）	不看丢包，主动测量瓶颈带宽与最小 RTT，把发送速率/ inflight 建模在 BDP 附近	不填满缓冲区，弱网/长肥管道吞吐与延迟显著改善；与 CUBIC 共存的公平性需评估
其他	Reno、NewReno、Vegas（看延迟）、DCTCP（数据中心）	—

bash

sysctl net.ipv4.tcp_congestion_control   # 当前算法（常见 cubic；可设 bbr）
ss -ti | grep -i 'cwnd\|bytes_acked\|bbr'  # 单连接 cwnd、rtt 等
# 开启 BBR：net.core.default_qdisc=fq + net.ipv4.tcp_congestion_control=bbr

五、和流控、重传、ECN 的分工

流控（rwnd）：保护接收方；拥塞控制（cwnd）：保护网络，发送取两者小值。
重传：解决"丢了怎么补"；拥塞控制解决"发多快"，但快重传是拥塞算法的输入信号（见重传与 RTO）。
ECN：让网络设备在丢包前就显式通知"开始拥塞了"，发送方可提前降速，避免以丢包为代价（见 TCP ECN）。
初始拥塞窗口、握手开销与 TFO 影响短连接体验，见 HTTPS 性能。

总结

TCP 用 cwnd（与 rwnd 取小）探测网络容量：慢启动每 RTT 翻倍到 ssthresh，转拥塞避免后每 RTT 线性 +1（AIMD 的加性增），超时就回慢启动、3 个重复 ACK 则快重传并把窗口减半走快恢复（乘性减），以此公平分享瓶颈带宽；现代 CUBIC 以三次曲线优化高 BDP、BBR 改用带宽与最小 RTT 建模而非等丢包，ECN 则把拥塞信号提前到丢包之前。

TCP 拥塞控制：cwnd 怎么变大、丢包时怎么收 ​

一、四个经典阶段 ​

二、两类拥塞信号，反应不同 ​

三、ssthresh：慢启动到线性的闸门 ​

四、现代算法：CUBIC 与 BBR ​

五、和流控、重传、ECN 的分工 ​

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