MSS与cwnd的关系，rwnd又是什么？-编程知识

慢启动算法是指数递增的

这种指数增长的方式是慢启动算法的一个核心特点，它确保了TCP连接在开始传输数据时能够快速地探测网络的带宽容量，而又不至于过于激进导致网络拥塞。具体来说：

初始阶段：当TCP连接刚建立时，拥塞窗口（cwnd）设置为1个MSS（最大报文段大小）。这是因为刚开始时，TCP并不知道网络的承载能力，所以从一个报文段开始发送。
指数增长：每经过一个往返时延（RTT），拥塞窗口的大小就会翻倍。这是因为每次成功的数据传输（即收到确认报文ACK）都表明网络还有更多的承载空间，因此可以增加发送的数据量。
阈值和转变：当拥塞窗口的大小达到慢启动阈值（ssthresh）时，算法进入拥塞避免阶段。这个阶段中，拥塞窗口的增长速率会从指数增长变为线性增长，即每个RTT只增加一个MSS。
丢包响应：如果在传输过程中出现了丢包（例如超时或连续三个重复ACK），TCP会认为网络出现了拥塞。此时，慢启动阈值会降低到当前拥塞窗口的一半，同时拥塞窗口会重置为1个MSS，然后重新开始慢启动过程。

cwnd初始状态是多少？

拥塞窗口（cwnd）的初始状态通常设为1（MSS)，即cwnd=1。

在TCP连接建立初期，为了谨慎地探测网络容量，拥塞窗口（cwnd）会被设置为一个较小的值，通常是1个最大报文段（MSS）。这样做是为了避免在不了解网络状况的情况下发送过多的数据包，从而引发网络拥塞。同时，慢开始阈值（ssthresh）会被设置为一个较大的值，比如16个MSS，作为进入拥塞避免阶段的阈值。

当网络中出现拥塞时，cwnd的变化如下：

发生丢包时的处理：如果发送方检测到数据包丢失（例如通过重复的ACKs或者超时重传计时器），这通常被视为网络拥塞的信号。在这种情况下，cwnd会减小一半，同时慢开始阈值（ssthresh）也会设置为出现拥塞时的cwnd值的一半。然后，cwnd会重新开始增长，首先是经过慢开始阶段，即cwnd指数级增长，直到cwnd达到ssthresh，之后转为线性增长的拥塞避免阶段。
没有发生丢包时的处理：如果网络状况良好，没有发生丢包，那么cwnd会在每个传输轮次（RTT）后线性增加，直到达到慢开始阈值（ssthresh）。这个阶段被称为拥塞避免阶段。在这个阶段中，每过一个RTT，cwnd增加1个MSS，这样可以让发送方逐渐增加发送速率，同时避免过度占用网络资源导致拥塞。

综上所述，cwnd的初始状态和遇到拥塞时的变化都是为了维持网络的有效利用和稳定性。

A--首部中存放的是rwnd(接收方窗口值)

cwnd存放在哪里？

cwnd的重新计算是在网络拥塞控制算法的指导下进行的，其结果cwnd存放在发送方的内存中。

首先，关于cwnd（拥塞窗口）的重新计算是如何被触发的，TCP协议通过拥塞控制算法来动态调整cwnd的大小。当网络状况发生变化时，例如数据包丢失或延迟增加，这些事件会触发TCP拥塞控制算法对cwnd进行相应的调整。常见的TCP拥塞控制算法包括慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复等。在数据传输过程中，每当遇到网络反馈信号，如重复ACK或超时重传，TCP就会根据当前的网络状况和算法逻辑调整cwnd的大小。

其次，cwnd的计算结果存储在发送方的网络协议栈内。具体来说，发送方维护了一个状态变量来记录当前的cwnd值，这个值会根据网络的拥塞程度和收到的确认信息动态变化。拥塞窗口的大小决定了在等待对方确认之前，发送方可以发送多少数据。这个值是动态计算的，并且实时影响数据的发送速率。发送方使用这个值来决定它可以发送的数据量，以避免网络过度拥塞。

综上所述，cwnd的重新计算是一个复杂的过程，涉及到对网络状况的监测和响应。它确保了TCP连接能够适应不断变化的网络环境，同时保持高效稳定的数据传输。

B--单个TCP段的包含的数据大小受制于MSS（1460）,而cwnd值可以是几倍十几倍的MSS

这个说法不完全正确。正确的说法应该是：TCP每个段包含的数据不超过MSS值就可以发送了。

MSS是什么？

在TCP协议中，MSS（Maximum Segment Size）是一个重要的参数，它定义了在不引起分片的情况下，一个TCP报文段可以承载的最大数据量。MSS通常与网络的MTU（Maximum Transmission Unit）有关，但要考虑到IP和TCP头部的开销。例如，以太网的标准MTU为1500字节，如果减去20字节的IP头部和20字节的TCP头部，典型的MSS值为1460字节。

当谈到cwnd时，它是拥塞窗口的大小，用于控制在没有收到确认的情况下发送方可以发送的最大数据量。cwnd是基于网络的拥塞程度动态调整的，而MSS是一个静态的值，由TCP连接双方在三次握手过程中协商确定。

因此，虽然MSS确实决定了单个TCP段中能够携带的最大数据量，但是否可以发送还取决于cwnd的大小以及接收窗口（rwnd）的大小。只有当cwnd大于或等于MSS，并且rwnd也允许时，发送方才能发送包含最大MSS数据的TCP段。如果cwnd小于MSS，那么发送方只能发送cwnd允许的数据量。换句话说，cwnd限制了发送方可以根据网络的拥塞状况发送多少数据，而MSS则定义了这些数据中单个TCP段的最大大小。

综上所述，MSS确定了不受分段影响时TCP段的最大大小，而cwnd根据网络的拥塞状况动态控制了可以发送的数据量。发送方在任何时刻发送的数据量是由cwnd和rwnd共同决定的，并受到MSS的限制。

TCP首部详解：

是TCP报文段的重要组成部分，它包含了用于控制TCP连接和数据传输的关键信息。TCP首部的最小长度是20字节，但可以根据需要包含额外的选项（最多40字节）字段，使得首部的最大长度可以达到60字节（20字节固定部分 + 最多40字节的选项部分）。下面是TCP首部各个字段的详解：

源端口（Source Port）：2字节，标识发送方的端口号。2^16=65535
目的端口（Destination Port）：2字节，标识接收方的端口号。
序列号（Sequence Number）：4字节，用于标识数据流中的字节顺序。每个TCP连接的第一个字节都有一个唯一的序列号。
确认号（Acknowledgment Number）：4字节，期望接收的下一个字节的序列号。如果ACK标志位被设置，这个字段才有意义。
数据偏移（Data Offset）：4位，指示TCP首部的长度（以32位字为单位），因为首部可能包含选项字段。
保留（Reserved）：3位，保留未使用。
控制位（Flags）：
- URG（Urgent Pointer）：1位，指示报文段包含紧急数据。
- ACK（Acknowledgment）：1位，指示确认号字段有效。
- PSH（Push）：1位，指示接收方应该尽快将数据推送给应用层。
- RST（Reset）：1位，用于重置连接。
- SYN（Synchronize Sequence Numbers）：1位，用于建立连接。
- FIN（Finish）：1位，用于关闭连接。
窗口大小（Window Size）：2字节，指示接收方的接收窗口大小，即接收方（rwnd）可以接收的数据量（最大64K字节）。
校验和（Checksum）：2字节，用于错误检测。它覆盖了整个TCP报文段，包括首部和数据部分。
紧急指针（Urgent Pointer）：2字节，仅在URG标志位被设置时有效，指示紧急数据在数据部分的位置。
选项（Options）：可变长度，最多40字节。常见的选项包括：
- 最大报文段长度（MSS）：建议对方发送的最大报文段长度。
  在TCP连接的建立阶段，MSS值是通过三次握手过程中的SYN报文来协商确定的。具体来说，客户端在首次发送的SYN报文中携带自己的MSS值，而服务器则在回复的ACK+SYN报文中携带自己的MSS值。这一过程确保了双方能够就数据传输的最大段长度达成一致。
  
  此外，MSS值是放在TCP头部的选项字段中。这个选项字段位于TCP报文的头部，紧随固定的20字节TCP头部之后。在计算MSS值时，需要从网络的MTU（Maximum Transmission Unit，最大传输单元）中减去固定的TCP和IP头部的大小，通常各为20字节，以得到最大的应用数据段长度。
  
  需要注意的是，MSS的大小对于网络性能有重要影响。如果设置得太小，会增加网络中的包数量，从而增加开销和延迟；如果设置得太大，可能会导致数据包在网络中被分段，也会增加额外的开销。因此，双方通过SYN报文协商确定一个合适的MSS值，是为了确保数据传输的效率和网络性能。
- 窗口扩大因子（Window Scale）：用于支持更大的窗口大小。1个G？
  窗口扩大选项是为了扩大窗口。我们知道， TCP 首部中窗口字段长度是 16 位，因此最大的窗口大小为 64 K（2^16=65535）字节。虽然这对早期的网络是足够用的，但对于包含卫星信道的网络，传播时延和带宽都很大，要获得高吞吐率需要更大的窗口大小。
  
  窗口扩大选项占 3 字节，其中有一个字节表示移位值 S。新的窗口值等于 TCP 首部中的窗口位数从 16 增大到(16 + S)。移位值允许使用的最大值是 14，相当于窗口最大值增大到 2^(16+14)−1 。2^30 =1024×1024×1024= 1,073,741,824230=1,073,741,824
  
  窗口扩大选项可以在双方初始建立 TCP 连接时进行协商。如果连接的某一端实现了窗口扩大，当它不再需要扩大其窗口时，可发送 S = 0 的选项，使窗口大小回到 16。
- 时间戳（Timestamps）：用于计算往返时间（RTT）和防止序列号回绕。
- 选择确认（SACK）：用于选择性确认已接收的数据。
- 无操作（NOP）：用于填充选项字段，确保长度为4字节的倍数。