网络为什么会拥塞

复习

　　流量控制防的是“把接收方压垮”。可就算接收方扛得住，网络本身也可能先受不了。这就是拥塞（congestion）。

　　想象一条高速公路：车不多时，跑得飞快；车一多，开始减速；再多，就堵上了——每辆车都在场，却谁也走不动。

　　网络也是这样。路由器有缓冲区，能暂时攒一攒包。可流量一旦超过它的处理能力，缓冲区就满了，后来的包只能被丢弃。

　　麻烦的是，丢包会触发重传，而重传意味着“又有数据涌进来”。于是形成一个恶性循环：

　　结果就是：发送方明明在拼命发，实际送达的却越来越少。 吞吐量随负载上升到某个点后，反而开始下降。这不是任何一个发送方的错，而是大家一起造成的。

　　既然是“大家一起挤”造成的，就需要发送方主动收敛：感觉网络缓了、丢包了，就放慢一点；顺畅了，再慢慢加速。

　　这就引出了拥塞控制：它由发送方根据网络状况来调整自己的发送速率，而不是等接收方来提醒。保护对象不是某个端点，而是整条网络的通畅。

　　这也是一次很有意思的转变：前面的机制都在追求“怎样把数据可靠地送出去”，而拥塞控制追求的是“怎样让大家都能把数据送出去”。从个体最优，转向了整体最优。

　　那么，发送方具体怎样试探并调整速率？下一章细说。

思考题 1

　　为什么网络拥塞时，盲目重传反而会让情况更糟？

思考题 2

　　拥塞为什么可能让吞吐量“不升反降”？

　　因为重传本身就是更多流量。网络已经堵住时，再把丢掉的包重新灌进去，只会让路由器更忙、丢得更多，形成越重传越堵的恶性循环。正确的做法是先降速，等缓过来再重传。

　　因为当负载超过网络容量后，大量数据被丢弃，其中还要搭上重传的开销。真正送达的有效数据反而减少，所以有效吞吐量随负载继续增加而下降。

设计师 | 南国微雪