# TCP Congestion Control - AIMD

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## 課程影片

### 第 8H 講 TCP 與網路阻塞偵測與控制技術 L08 8

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### 第 8I 講 TCP 與網路阻塞偵測與控制技術 L08 9

{%youtube esuwctBpaak %}

## AIMD


這是 *additive increase, multiplicative decrease* 的縮寫。顧名思義，就是如果發現網路上可以傳輸更多流量而要增加流量時，就線性地增加流量，每次增加常數值; 但如果發現網路過度壅塞而需要減少流量時，則是直接減半。

### 3 次相同的 ACK = 封包遺失 = 壅塞 = 窗口減半

前面介紹 *fast retransmission* 時有介紹到：三次收到相同的 ACK，就視為那個流水號的封包遺失，不用等逾時就會直接重送。所以這裡就把「三次相同的 ACK」視為是「封包已經遺失」。而如果封包發生遺失，就表示網路可能很壅塞。所以每次發生這件事情時，AIMD 就把估計的 *congestion window* 減半。

### ACK 通通準時到 = 順暢 = 按比例增加

如果在一個 RTT 內，這個 *congestion window* 的位元組都有順利收到 ACK，那就表示有可能可以把傳輸量調高一點。AIMD 的策略是「依照一個 RTT 中收到多少封包的 ACK 來決定」。為了方便，以下一個 RTT 中傳輸的資料量，都用「MSS」作為計量單位。比如說：若 *congestion window* 為 $n$，表示現在的順暢程度，允許發送方在一個 RTT 中，「用單一一次傳輸可傳輸的最大資料量傳輸 $n$ 次」。

假定現在的 *congestion window* 大小為 $n$ 個 MSS 的資料量：

$$
\text{CongestionWindow} = n
$$

那麼，在這個 RTT 當中，這個 *congestion window* 的增長量，就依照「這個 RTT 內傳輸的資料中，有多少比例的資料被 ACK」來增加。也就是：

$$
\text{CongestionWindow} \mathrel{+}= \left(\frac {n_{\text{ack}}}{n}\right)
$$

其中，$n_{\text{ack}}$ 指得是這個 RTT 中，有多少資料（單位為 MSS）被回傳。所以，當「送出的資料通通都得到 ACK 時」：

$$
n_\text{ack} = n
$$

整個 *congestion window* 恰好就會增加一個 MSS 的量。也就是：

$$
\text{CongestionWindow} \mathrel{+}= \underbrace{\left(\frac {n_{\text{ack}}}{n}\right)}_{1}
$$

所以，如果一直順暢地傳遞，每經過一個 RTT，*congestion window* 就會增加一個 MSS 常數。這也是叫做 *additive increase* 的理由。