TCP窗口：优化网络带宽利用率 (tcp窗口的作用)

TCP窗口简介

TCP窗口是TCP连接中双方用来控制数据传输速率的机制。它定义了接收方可以接收的未确认数据包的最大数量，而发送方一次性发送的数据包的数量不能超过该值。

TCP窗口的作用

TCP窗口的主要作用是优化网络带宽利用率，具体如下：

• 防止拥塞：TCP窗口通过控制发送的数据包数量来防止网络拥塞。如果发送方一次性发送太多数据包，这可能会导致网络过载，进而导致数据包丢失和网络延迟。
• 最大化带宽利用率：TCP窗口根据可用带宽动态调整，以实现最大可能的带宽利用率。当网络状况良好时，窗口会增大，允许发送方发送更多数据包；当网络状况恶化时，窗口会减小，以避免拥塞。

• 提高吞吐量：通过优化带宽利用率，TCP窗口可以提高数据传输的吞吐量。吞吐量是指在给定时间内成功传输的数据量。

TCP窗口的计算

TCP窗口的大小是由多种因素决定的，包括：

• 接收方缓冲区大小：接收方有责任确认已经接收的数据包。它的缓冲区大小决定了可以同时接收的未确认数据包的最大数量。
• 网络状况：网络状况会影响数据包的传输时间和丢包率。当网络状况良好时，窗口可以增大；当网络状况恶化时，窗口会减小。
• 拥塞控制算法：TCP使用各种拥塞控制算法来动态调整窗口大小。这些算法会根据网络反馈来估计可用带宽和检测拥塞。

TCP窗口的调整

TCP连接中的窗口大小不是固定的，而是根据网络状况和可用资源动态调整的。有两种主要的方式来调整窗口大小：

• 慢启动：当TCP连接刚开始时，窗口大小会缓慢增加。这有助于避免在网络处于拥塞状态时发生数据包丢失。
• 拥塞控制：当检测到网络拥塞时，TCP会通过减小窗口大小来限制数据包发送速率。这样可以减少拥塞并提高网络效率。

优化TCP窗口的提示

可以通过以下方法优化TCP窗口的性能：

• 调整接收方缓冲区大小：增加接收方缓冲区大小可以允许接收方接收更多未确认的数据包，从而提高吞吐量。
• 使用高效的拥塞控制算法：选择高效的拥塞控制算法（如 CUBIC 或 BBR）可以帮助更准确地估计可用带宽和检测拥塞。
• 监视网络状况：定期监视网络状况（如延迟和丢包率）可以帮助识别潜在的拥塞问题，并采取措施调整窗口大小。

结论

TCP窗口是TCP连接中优化网络带宽利用率的关键机制。它通过控制数据传输速率来防止拥塞，最大化带宽利用率并提高吞吐量。通过了解TCP窗口的工作原理，您可以优化网络性能，确保应用程序能够有效地传输数据。

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TCP 协议中的 Window Size与吞吐量

TCP协议中的Window Size对吞吐量起着至关重要的作用。 窗口大小不仅控制了发送速率，还通过滑动窗口机制影响数据传输。 接收端的窗口（Window Size）告知发送端当前能接收的数据量，实现流量控制和拥塞控制。 发送窗口基于接收窗口计算，数据传输分为四类状态：已发送并确认、未确认、允许发送但未发送和未发送不允许。 窗口机制通过TCP头部的字段来调整，初始限制在56Kb/s，但RFC1323引入窗口尺寸选择，允许通过协商增大窗口。 窗口大小实际上是一个乘积，由Window Size Value（16位）和Window Size Scaling Factor（缩放因子，通常是2的幂）决定，可以达到Gbit级别的容量。 TCP窗口设置需要考虑慢启动、拥塞避免和拥塞控制等策略，优化设置通常基于带宽和时延的乘积（BDP）。 一个简单原则是窗口大小为2倍的BDP，或者使用ping测量的RTT来计算。 例如，带宽20Mbps，延迟20ms，窗口大小应设置为bps*8*0.02的两倍，即104,856 bytes。 窗口流量控制确保发送方不过载接收方，但需区分慢启动和拥塞避免阶段。 接收窗口（rwnd）与发送窗口（cwnd）的大小决定了实际传输速率，通过丢包来反馈网络状况并进行调整。 接收窗口应根据带宽和延迟来设置，而初始cwnd值通常基于MSS大小计算。 在实际应用中，调整窗口大小是提高吞吐量的关键，特别是在时延较大的网络环境下，接收窗口至少应等于BDP，而发送窗口的初始值则需要根据具体场景进行适当地计算和设置。

计算机网络里，建立TCP连接的三个TCP窗口分别是什么？rwnd，cwnd是吗?还有吗？谢谢！

三个窗口分别是 发送窗口、接收窗口、拥塞窗口。接收窗口 rwnd (receive window)发送窗口swnd(send window)拥塞窗口cwnd(congestion window)

思科中 窗口大小是如何来控制流量来工作的？

TCP拥塞控制是通过控制一些重要参数的改变而实现的。 TCP用于拥塞控制的参数主要有： (1) 拥塞窗口（cwnd）:拥塞控制的关键参数，它描述源端在拥塞控制情况下一次最多能发送的数据包的数量。 (2) 通告窗口（awin）:接收端给源端预设的发送窗口大小，它只在TCP连接建立的初始阶段发挥作用。 (3) 发送窗口（win）:源端每次实际发送数据的窗口大小。 (4) 慢启动阈值（ssthresh）:拥塞控制中慢启动阶段和拥塞避免阶段的分界点。 初始值通常设为byte。 (5) 回路响应时间（RTT）:一个TCP数据包从源端发送到接收端，源端收到接收端确认的时间间隔。 (6) 超时重传计数器（RTO）:描述数据包从发送到失效的时间间隔，是判断数据包丢失与否及网络是否拥塞的重要参数。 通常设为2RTT或5RTT。 (7) 快速重传阈值(tcprexmtthresh):：能触发快速重传的源端收到重复确认包ACK的个数。 当此个数超过tcprexmtthresh时，网络就进入快速重传阶段。 tcprexmtthresh缺省值为3。 四个阶段 1．慢启动阶段 旧的TCP在启动一个连接时会向网络发送许多数据包,由于一些路由器必须对数据包进行排队，因此有可能耗尽存储空间，从而导致TCP连接的吞吐量（throughput）急剧下降。 避免这种情况发生的算法就是慢启动。 当建立新的TCP连接时，拥塞窗口被初始化为一个数据包大小（一个数据包缺省值为536或512byte）。 源端按cwnd大小发送数据，每收到一个ACK确认，cwnd就增加一个数据包发送量。 显然，cwnd的增长将随RTT呈指数级(exponential)增长：1个、2个、4个、8个……。 源端向网络中发送的数据量将急剧增加。 2．拥塞避免阶段 当发现超时或收到3个相同ACK确认帧时，网络即发生拥塞（这一假定是基于由传输引起的数据包损坏和丢失的概率小于1%)。 此时就进入拥塞避免阶段。 慢启动阈值被设置为当前cwnd的一半；超时时，cwnd被置为1。 如果cwnd≤ssthresh,则TCP重新进入慢启动过程;如果cwnd>ssthresh，则TCP执行拥塞避免算法，cwnd在每次收到一个ACK时只增加1/cwnd个数据包（这里将数据包大小segsize假定为1）。 3．快速重传和恢复阶段 当数据包超时时，cwnd被设置为1，重新进入慢启动，这会导致过大地减小发送窗口尺寸，降低TCP连接的吞吐量。 因此快速重传和恢复就是在源端收到3个或3个以上重复ACK时，就断定数据包已经被丢失，并重传数据包，同时将ssthresh设置为当前cwnd的一半，而不必等到RTO超时。 图2和图3反映了拥塞控制窗口随时间在四个阶段的变化情况。 效率和公平性 除了TCP拥塞控制的自相似性外，TCP拥塞控制的效率和公平性问题目前也受到了广泛的关注。 1. 效率 网络资源的使用效率是由源端要求的总资源与网络资源的接近程度决定的。 如果源端总资源接近或等于网络所能提供的资源，那么这种算法的效率就是高的。 超载或负载不足都是效率不高的表现。 显然，效率只与总资源的利用率有关，而与各个源端之间的资源利用无关。 2．公平性 公平性是在发生拥塞时各源端（或同一源端建立的不同TCP连接或UDP数据报）能公平地共享同一网络资源（如带宽、缓存等）。 处于相同级别的源端应该得到相同数量的网络资源。 产生公平性的根本原因在于拥塞发生必然导致数据包丢失，而数据包丢失会导致各数据流之间为争抢有限的网络资源发生竞争，争抢能力弱的数据流将受到更多损害。 因此，没有拥塞，也就没有公平性问题。 TCP层上的公平性问题表现在两方面： (1) 面向连接的TCP和无连接的UDP在拥塞发生时对拥塞指示的不同反应和处理，导致对网络资源的不公平使用问题。 在拥塞发生时，有拥塞控制反应机制的TCP数据流会按拥塞控制步骤进入拥塞避免阶段，从而主动减小发送入网络的数据量。 但对无连接的数据报UDP，由于没有端到端的拥塞控制机制，即使网络发出了拥塞指示（如数据包丢失、收到重复ACK等），UDP也不会像TCP那样减少向网络发送的数据量。 结果遵守拥塞控制的TCP数据流得到的网络资源越来越少，没有拥塞控制的UDP则会得到越来越多的网络资源，这就导致了网络资源在各源端分配的严重不公平。 网络资源分配的不公平反过来会加重拥塞，甚至可能导致拥塞崩溃。 因此如何判断在拥塞发生时各个数据流是否严格遵守TCP拥塞控制，以及如何“惩罚”不遵守拥塞控制协议的行为，成了目前研究拥塞控制的一个热点。 在传输层解决拥塞控制的公平性问题的根本方法是全面使用端到端的拥塞控制机制。 目前，判断拥塞时不遵守拥塞控制的数据流的几种方法如下： ● 如果数据流遵守TCP拥塞控制方式，那么在拥塞发生时，作为响应，它首先应将拥塞窗口cwnd减半，然后在每个RTT内按常数速率增加cwnd。 给定包丢失率p,TCP连接的最大传送速率为T byte/s，B为一个数据包的最大字节数，R为最小RTT。 当某数据流的发送速率大于T时，则可断定该数据流没有执行拥塞控制。 这一公式主要应用于没有突发级数据包丢失的情况。 实际使用中以大于1.45B/(R)判定数据流没有执行拥塞控制，以小于1.22B/(R)为解除对该数据流“惩罚”的条件。 ● 通过判断网络中占据高带宽的数据流是否对拥塞指示进行响应来决定其是否执行拥塞控制，也就是随着网络包丢失率的增加，其传送速率应相应降低。 如果包丢失率p增加x，则源端的发送速率应大致减少。 例如，如果包丢失率增加4倍，那么发送速率应减少2倍。 正是根据这一关系，通过检测数据流对包丢失率的反应，就可以大致判断该流是否执行了拥塞控制。 对有ON/OFF特性的数据源和接收者经常变动的多点广播（multicast）方式，由于传送速率本身经常变化，所以这种判断方法在以上两种情况下并不理想。 (2) 一些TCP连接之间也存在公平性问题。 产生问题的原因在于一些TCP在拥塞前使用了大窗口尺寸，或者它们的RTT较小，或者数据包比其他TCP大，这样它们也会多占带宽。 总之，解决TCP拥塞控制公平性问题的根本出路是在Internet上全面实行端到端拥塞控制和融合IP层拥塞控制的新算法。 改进 事实上，在TCP Reno之前还有TCP Tahoe,两者的主要区别在于后者只有拥塞控制的前三部分，没有快速恢复，所以可以认为TCP Reno是TCP Tahoe的改进版。 但TCP Reno算法仍有不足。 首先，源端在检测到拥塞后，要重传从数据包丢失到检测到丢失时发送的全部数据包（即Go-back-n算法），而这中间有些数据包被正确地传到接收端，而不必重传。 另外，在大多数TCP实现中，RTO计数器的值被认为是RTT的均值和方差的估计值的函数。 而准确估计RTO和RTT值并不是一件容易的事。 理论上，RTT的测量比较简单。 它只是数据包从发出到确认ACK返回源端的时间。 但由于TCP使用的是用一个ACK确认所有已收到数据的“累积”确认方式，所以实际中RTT的估计往往很复杂。 针对以上缺点，近年来人们又提出了一些改进算法，其中New-Reno和SACK都是改进版。 SACK算法是在Reno基础上进行扩展，对数据包进行有选择地确认和重传。 这样，源端就能准确地知道哪些数据包被正确的传到接收端，从而避免不必要的重传，减少时延，提高网络吞吐量。 New-Reno没有选用SACK方法，而是尽力避免了Reno在快速恢复阶段的许多重传超时，利用一个ACK确认部分发送窗口，立即重传余下的数据包。 显然，New-Reno只需修改源端代码。 综合来看，即使源端不通过等待超时来恢复一个窗口数据中丢失的包，Reno和New-Reno在一个RTT内至多也只能重传一个被丢弃的包。 SACK使用“管道”（pipe）变量表示在发送路径上损失的数据包的数量。 用tcpremtthresh判断拥塞是否发生。 Reno 优于Tahoe，New-Reno和SACK则优于Tahoe和Reno。 由于SACK不像New-Reno一次全部重传已发送包，而是有选择地重传，因此在一个窗口中出现数据包大量丢失时，SACK的性能优于New-Reno，但SACK的最大缺点在于要修改TCP协议。 由于RTT值与网络运行情况密切相关，因此近几年又出现了利用RTT控制拥塞的Vegas算法。 Vegas就是通过观察以前的TCP连接中RTT值的改变情况来控制拥塞窗口cwnd。 如果发现RTT变大，那么Vegas就认为网络发生拥塞，并开始减小cwnd；如果RTT变小，Vegas则解除拥塞，再次增加cwnd。 这样，cwnd在理想情况下就会稳定在一个合适的值上。 这样做的最大好处在于拥塞机制的触发只与RTT的改变有关，而与包的具体传输时延无关。 由于它没有采用包丢失来判断网络可用带宽，而改以用RTT的改变来判断，所以能较好地预测网络带宽使用情况，并且对小缓存的适应性较强，其公平性、效率都较好。 但Vegas算法距离在Internet上普遍应用还有一段距离。 这倒不是算法本身的问题，而是由于使用Vegas和未使用Vegas算法在竞争带宽方面不公平所致。 --------------------------------------------------------------------------------

如何使用TCPOptimizer对WindowsPC进行TCPIP优化

TCP 是 Internet 事实上的传输协议，它用于确保发送和接收互联网上各种类型的内容和信息。 如今，TCP 已经成为互联网协议（IP）的核心协议之一，可以说是无处不在，当您打开一个网站、发送电子邮件或观看视频网站时都会用到它。

虽然在设计之初就考虑到了在发送数据方面避免拥塞，但 TCP/IP 还是可以进一步进行优化的。 下面系统极客就为大家介绍，如何使用 TCP Optimizer 这款 TCP/IP 优化软件对 Windows PC 进行 TCP/IP 优化。

分析 Windows PC 的 TCP/IP 配置

首先是分析，其次是优化，总共可以分为两大部分。 请访问SG TCP/IP Analyzer网站对当前计算机（支持 Windows、Linux 和 macOS 系统）进行 TCP/IP 分析操作。 该网站的分析结果有关 MTU、MSS、RWIN 等详细信息，可能会让普通用户难以理解。 但如果简单一点来说，就是这些 TCP 设置是可以调整、更改和优化的，只需按照SG TCP/IP Analyzer网站的分析结果建议进行调整即可。

例如笔者的 Windows 10 系统 TCP/IP 分析结果如下：

使用 TCP Optimizer 优化 TCP/IP

TCP Optimizer是一款绿色小工具，它可以帮助新手或高级用户调整 Windows 系统中相关的 TCP/IP 参数，从而可以轻松地将系统调整为适用所使用的 Internet 连接类型。

TCP Optimizer 使用高级算法和带宽延迟来为您的特定连接速度找到最佳 TCP 窗口，它可以轻松调整几乎所有相关的 TCP/IP 参数，例如：MTU、RWIN、甚至是 QoS 和 ToS/Diffserv 优先级等高级参数。

下载好之后请使用管理员权限打开——选择「General Settings（常规设置）」菜单 在「Connection Speed（连接速度）」滑块区域按当前 Windows PC 的接入带宽滑动位置 按SG TCP/IP Analyzer页面的分析结果与 TCP Optimizer 配置进行对比

TCP Optimizer 的配置调整有如下 4 种选项：

Default要回退到原始设置，请选择此选项。 Current当前设置。 Optimal让软件自动选择适合您的配置，比较安全。 Custom自定义配置，通过此选项您可以按 SG TCP/IP Analyzer 页面的分析结果手动进行调整。（笔者就将 MTU 值更改为 1500 并优化了 RWIN值）

对于想自动应用「最佳 TCP/IP 配置」的用户，可以选择应用Optimal选项。 使用该选项 TCP Optimizer 会根据 PC 连接的网络通过高级算法找出并应用最佳设置。

应用新设置后，会要求您重启 Windows PC 以获得最佳效果。 建议您密切关注优化 TCP/IP 配置后的互联网性能，如果出现问题可以选择回滚到默认的 Windows 设置。

最后提示一下，Windows 系统从 Vista 开始就附带了「接收窗口自动调节」功能

tcpmss1280作用

调整网络带宽利用率、优化传输性能。 1、调整网络带宽利用率：根据网络带宽和设备处理能力，合理设置最大段大小，以充分利用网络带宽，提高传输速度。 2、优化传输性能：在不同的网络环境下，合理调整最大段大小，以降低数据包丢失率，提高传输稳定性和可靠性。

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