tcp/quic 的滑动窗口

一、滑动窗口
rwnd：
接收方在每次发送ACK确认报文时，会包含一个 rwnd (Receive Window Size) 字段，指明自己当前剩余的接收缓冲区大小（即可用窗口），这里是否是socket的接收缓冲区，如果未被即时会被覆盖，那么何来缓冲区大小剩余一说。还是说它是系统的缓冲区，还没提交给socket缓冲区的那个缓冲区。
？
cwnd：
发送方的拥塞控制窗口，它根据reno，cubic，bbr等算法来确认cwnd的窗口大小。
慢启动
拥塞避免

其中快重传：它是对超时重传的优化，等到超时已经很晚了。它是收到三次重复ACK，则启动RTO，即拥塞窗口减半。当发送端发送了5个tcp段时，1，2，3，4，5。接收端收到了1后，发送了对2的期望ACK-2，依次收到3 4 5后，分别依次发送ACK-2。这样就有了四个ACK-2，后面三个称为对第一个的重复ACK。
MTU(Maximum Transmission Unit)：网络层传输的最大单元，通常以太网为1500字节。
MSS=MTU - IP头部(20字节) - TCP头部(20字节)。 //MSS 通常为 1460 字节
tcp段与序列号：tcp把要传输的数据当成字节流，从第一个字节开始，给一个一开始商量号的序号number，往后每个字节的序号都累加1。一个MSS为1460字节。那么一个tcp段序号范围可以为1～1460。

例如，发送端发送 5000 字节数据，MSS 为 1000 字节，数据可能被分割成 5 个 TCP 段：
段 1：序列号 1-1000（1000 字节）
段 2：序列号 1001-2000
段 3：序列号 2001-3000
段 4：序列号 3001-4000
段 5：序列号 4001-5000

超时重传：也称为RTO，超时重传说明网络已经很严重了，它是最后一到保险，因为快重传阶段，服务器返回的三次重复ACK也可能丢失。

1.发送端发送一个 TCP 段后，启动一个重传定时器。
2.如果在 RTO 时间内未收到该段的 ACK，发送端重传该段。
3.重传后，TCP 通常将拥塞窗口（cwnd）重置为最小值（例如，1 MSS），进入慢启动阶段。

SRTT = (1 - α) * SRTT + α * 样本 RTT  //通常 α = 0.125（1/8）。
RTTVAR = (1 - β) * RTTVAR + β * |SRTT - 样本 RTT|   //RTT 方差（RTTVAR）
RTO = SRTT + max(G, K * RTTVAR)
G：时钟粒度（通常为 100ms 或更小）。
K：常数，通常为 4。
tcp中，RTO 至少为 1 秒（RFC 6298 建议），某些实现可能设置最小值（如 200ms）。
如果超时重传失败，RTO 会翻倍（例如，1s → 2s → 4s），直到达到最大值（通常 60 秒）
QUIC（RFC 9002）建议 RTO 最小值 100ms。
kGranularity = 1ms（符合 RFC 9002）

二、吞吐量的计算
吞吐量又称单位时间内有效传输数据量，是被ACK确认已经到达对方的数据量。带宽是指实际的物理/硬件条件能提供的最高上限的吞吐量。因此吞吐量<=带宽。

吞吐量 ≤ MSS / RTT * C / sqrt(p)
其中：MSS：最大段大小（Maximum Segment Size）RTT：往返时延p：丢包率C：常数（通常接近 1） 

在无丢包（p≈0）的情况下，简化为：

吞吐量 ≈ 窗口大小 / RTT

这里这个窗口就是min(rwnd, cwnd)。
比如现在rtt为20ms，吞吐量为20M；如果现在突然执行以下命令

tc qdisc add dev eth0 root netem delay 200ms limit 10000

由于窗口大小不变，必定导致吞吐量减少为2M。这就像船载人过河，如果河变宽2倍，那么运输效率就会减少为1/2。这个时后需要提升的是船每批运送的人的数量。
那么由于这个命令只是把时间增加了，并没有减少带宽，这个时候由于tcp的拥塞避免，会缓慢增加窗口大小，直到丢包或超时。恢复到之前的吞吐量大小。

附录：

picoquic的picoquic_internal.h中，有如下定义：

PICOQUIC_INITIAL_RTT: 初始 RTT 设置为 250ms（250000 微秒）。
PICOQUIC_INITIAL_RETRANSMIT_TIMER: 初始 RTO 设置为 250ms（250000 微秒）。
PICOQUIC_INITIAL_MAX_RETRANSMIT_TIMER: 最大初始 RTO 为 1 秒（1000000 微秒）。
PICOQUIC_MIN_RETRANSMIT_TIMER: 最小 RTO 为 50ms（50000 微秒）。
PICOQUIC_LARGE_RETRANSMIT_TIMER: 大型重传定时器为 2 秒（2000000 微秒）。
PICOQUIC_ACK_DELAY_MAX_DEFAULT: 默认最大 ACK 延迟为 25ms（25000 微秒，符合 RFC 9002）。
PICOQUIC_ACK_DELAY_MIN: 最小 ACK 延迟为 1ms（1000 微秒）。
PICOQUIC_ACK_DELAY_MAX: 最大 ACK 延迟为 10ms（10000 微秒，具体值可由对端协商）。

如果rtt为20ms，且有以下条件：
RTTVAR ≈ 0ms（网络稳定，抖动极小，假设初始 RTTVAR 为 1ms）。
max_ack_delay = 25ms（使用 PICOQUIC_ACK_DELAY_MAX_DEFAULT）。
kGranularity = 1ms（符合 RFC 9002）。
计算quic的RTO为49ms。

RTO = SRTT + max(4 * RTTVAR, kGranularity) + max_ack_delay= 20ms + max(4 * 1ms, 1ms) + 25ms= 20ms + 4ms + 25ms= 49ms