TCP协议有两个比较重要的控制算法，一个就是阻塞控制，另一个是流量控制（详见学习笔记-TCP流量控制）。
TCP拥塞控制
提高网络利用率，降低丢包率，并保证网络资源对每条数据流的公平性，这就是TCP拥塞控制(TCP详见学习笔记-TCP简单理解)。它使用一套基于线增积减模式的多样化网络拥塞控制方法（包括慢启动和拥塞窗口等模式）来控制拥塞。在互联网上应用中有相当多的具体实现算法。
拥塞控制主要包括四大算法，五大状态。四大算法为慢启动，拥塞避免，拥塞发生时算法和快速恢复。五大状态为Open，Disorder，CWR，Recovery和Loss状态。
拥塞窗口
在TCP中，拥塞窗口（congestion window）是任何时刻内确定能被发送出去的字节数的控制因素之一，是阻止发送方至接收方之间的链路变得拥塞的手段。它是由发送方维护，通过估计链路的拥塞程度计算出来的，与由接收方维护的接收窗口大小并不冲突。
当一条连接创建后，每个主机独立维护一个拥塞窗口并设置值为连接所能承受的MSS的最小倍数，之后的变化依靠线增积减机制来控制，这意味如果所有分段到达接收方和确认包准时地回到发送方，拥塞窗口会增加一定数量。该窗口会保持指数增大，直到发生超时或者超过一个称为"慢启动阈值（ssthresh）"的限值。如果发送方到达这个阈值时，每收到一个新确认包，拥塞窗口只按照线性速度增加自身数值的倒数。
当发生超时的时候，慢启动阈值降为超时前拥塞窗口的一半大小、拥塞窗口会降为1个MSS，并且重新回到慢启动阶段。
系统管理员可以设置窗口最大限值，或者调整拥塞窗口的增加量，来对TCP调优。
在流量控制中，接收方通过TCP的"窗口"值（Window Size）来告知发送方，由发送方通过对拥塞窗口和接收窗口的大小比较，来确定任何时刻内需要传输的数据量。
五大状态
和TCP一样，拥塞控制算法也有其状态机。当发送方收到一个Ack时，Linux TCP通过状态机(state)来决定其接下来的行为，是应该降低拥塞窗口cwnd大小，或者保持cwnd不变，还是继续增加cwnd。如果处理不当，可能会导致丢包或者超时。
1 Open状态
Open状态是拥塞控制状态机的默认状态。这种状态下，当ACK到达时，发送方根据拥塞窗口cwnd(Congestion Window)是小于还是大于慢启动阈值ssthresh(slow start threshold)，来按照慢启动或者拥塞避免算法来调整拥塞窗口。
2 Disorder状态
当发送方检测到DACK(重复确认)或者SACK(选择性确认)时，状态机将转变为Disorder状态。在此状态下，发送方遵循飞行(in-flight)包守恒原则，即一个新包只有在一个老包离开网络后才发送，也就是发送方收到老包的ACK后，才会再发送一个新包。
3 CWR状态
发送方接收到一个拥塞通知时，并不会立刻减少拥塞窗口cwnd，而是每收到两个ACK就减少一个段，直到窗口的大小减半为止。当cwnd正在减小并且网络中有没有重传包时，这个状态就叫CWR(Congestion Window Reduced，拥塞窗口减少)状态。CWR状态可以转变成Recovery或者Loss状态。
4 Recovery状态
当发送方接收到足够(推荐为三个)的DACK(重复确认)后，进入该状态。在该状态下，拥塞窗口cnwd每收到两个ACK就减少一个段(segment)，直到cwnd等于慢启动阈值ssthresh，也就是刚进入Recover状态时cwnd的一半大小。? 发送方保持 Recovery 状态直到所有进入 Recovery状态时正在发送的数据段都成功地被确认，然后发送方恢复成Open状态，重传超时有可能中断 Recovery 状态，进入Loss状态。
5 Loss状态
当一个RTO(重传超时时间)到期后，发送方进入Loss状态。所有正在发送的数据标记为丢失，拥塞窗口cwnd设置为一个段(segment)，发送方再次以慢启动算法增大拥塞窗口cwnd。
Loss 和 Recovery 状态的区别是:Loss状态下，拥塞窗口在发送方设置为一个段后增大，而 Recovery 状态下，拥塞窗口只能被减小。Loss 状态不能被其他的状态中断，因此，发送方只有在所有 Loss 开始时正在传输的数据都得到成功确认后，才能退到 Open 状态。
四大算法
1,慢启动：
当主机开始发送数据时，如果立即将大量数据字节注入到网络，那么就有可能因为不清楚当前网络的负荷情况而引起网络阻塞。所以，最好的方法是先探测一下，即由小到大逐渐增大发送窗口，也就是说，由小到大逐渐增大拥塞窗口数值。在刚开始发送的时候，先把拥塞窗口CWND设置为最大报文段MSS，每收到一个对新报文段的确认后，就把拥塞窗口最多增加一个MSS数值。这种逐步增大的方法可以使分组注入到网络的速率更加合理（指数增长）。这就是所谓的慢启动。
具体流程下：
1，连接建好的开始先初始化拥塞窗口cwnd大小为1，表明可以传一个MSS大小的数据。
2，每当收到一个ACK，cwnd大小加一，呈线性上升。
3，每当过了一个往返延迟时间RTT(Round-Trip Time)，cwnd大小直接翻倍，乘以2，呈指数让升。 4，还有一个ssthresh（slow start threshold），是一个上限，当cwnd >= ssthresh时，就会进入"拥塞避免算法"（后面会说这个算法）
慢开始的局限性
1.需要获得网络内部流量分布的信息，浪费可用的网络容量，额外开销。
2.估算合理的ssthresh值并不容易，可能耗时较长。
需要注意以下几点：
1.接收端窗口rwnd，又称通知窗口（awnd），是接收端根据目前的接收缓存大小所许诺的最新窗口值，是来自接收端的流量控制。
2.拥塞窗口cwnd是发送端根据自己估计的网络阻塞程度而设置的窗口值，是来自发送端的流量控制。
3.MSS是TCP数据包每次能够传输的最大数据分段，其中并不包括TCP首部。而MSS只出现在syn报文段当中。一般来说MSS的值在不分段的情况下越大越好。
2,拥塞避免
需要注意的是拥塞避免需要与慢启动配合使用。
拥塞避免就是让拥塞窗口缓慢增大，即每经过一个往返时间RTT就使cwnd+1，这种线性增长的速率慢很多。
只要发送方判断出网络拥塞，不论是在慢开始还是拥塞控制阶段，都要把慢开始门限值设置为出现拥塞时发送端窗口大小的一半，但不能小于2。然后把cwnd重新置为1，执行慢开始算法。
发送端判断网络拥塞的依据：
①传送超时，即TCP重传定时器溢出
②收到重复的确认报文
具体流程如下：
（1）TCP连接初始化，将拥塞窗口cwnd设置为1个报文段，即cwnd = 1;
（2）执行慢开始算法，cwnd按指数规律增长，知道cwnd == ssthresh时，开始执行拥塞避免算法，cwnd开始按照线性规律增长；
（3）当网络发生拥塞，把ssthresh值更新为拥塞前ssthresh值的一半，cwnd重新设置为1，再按照2执行；
3,快重传
1，快重传要求接收方在收到一个失序的报文段后就立即发出重复确认（为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方）而不要等到自己发送数据时捎带确认。快重传算法规定，发送方只要一连收到三个重复确认就应当立即重传对方尚未收到的报文段，而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。
2，由于不需要等待设置的重传计时器到期，能尽早重传未被确认的报文段，能提高整个网络的吞吐量。
4.快恢复
需要注意的是快恢复算法需要与快重传配合使用。
1，当发送方连续收到三个重复确认时，执行"乘法减小"算法，慢启动门限减半，为了预防网络发生阻塞
2，由于发送方现在认为网络很可能没有发生阻塞，因此现在不执行慢启动算法，而是把cwnd值设置为慢启动门限减半后的值，然后开始执行拥塞避免算法，拥塞窗口cwnd值线性增大。
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