C++ TCP 拥塞控制算法实现：慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复

#include #include #include #include #include <windows.h> using namespace std;

// 避免使用魔法字符串 #define NORMAL 0 // 正常 #define TIME_OUT 1 // 超时 #define THREE_DUP_ACK 2 // 3个重复ACK

// 全局参数 const int MSS = 100; // 单个报文段长度 规定为100B int ssthresh = 16 * MSS; // 慢启动门限 初值为16 int cwnd = 1 * MSS; // 拥塞窗口，以MSS为单位。初值为1
int index = 0; // 传播轮次 int transData = 0; // 防止程序无休止的死循环 设置总传递的字节 且策略简单定为每次只计算成功传送的，一旦拥塞就假设全部丢失 int sumData; // 本次要传递的 总数据量大小 单位字节

/**随机概率产生拥塞 返回值: 0:未丢包，网络正常 1:重传计时器超时 对应策略:慢启动 2:3个重复ACK 也即是快速重传 对应策略:快速恢复 / int isCrowd(int cwnd) { int p = cwnd / MSS * 2; // 产生拥塞概率为p% 也即是 窗口大小/50100% if (rand() % 101 < p) { // p%的概率发生拥塞 if (rand() % 101 < 50) { // 50%概率超时 return TIME_OUT; } else { // 50%概率返回3个重复ACK 也即是快速重传 return THREE_DUP_ACK; } } else { return NORMAL; } }

// 开始传输 void StartTrans() { bool isSlowStart = true;

// 传输数据
transData += cwnd;

// 输出传输信息
cout << "***********************第" << index++ << "轮传输***********************" << endl;
if (cwnd < ssthresh) { // 慢启动
    cout << "慢启动:拥塞窗口cwnd=" << cwnd / MSS << ",慢启动门限ssthresh=" << ssthresh / MSS << endl;
}
else { // cwnd>ssthresh  拥塞避免
    cout << "拥塞避免:拥塞窗口cwnd=" << cwnd / MSS << ",慢启动门限ssthresh=" << ssthresh / MSS << endl;
    isSlowStart = false;
}

// 本轮数据传输完毕，开始判断是否拥塞
int crow = isCrowd(cwnd);
if (!crow) { // 没有拥塞
    if (isSlowStart) { // 慢启动
        cout << "检测到网络正常,将窗口加倍!" << endl;
        cwnd *= 2; // 窗口加倍
    }
    else { // 拥塞避免
        cout << "检测到网络正常,将窗口线性增加!" << endl;
        cwnd += MSS * (1.0 * MSS / cwnd) * cwnd / MSS;
    }
}
else if (crow == TIME_OUT) { // 超时 (不论此时慢启动还是拥塞避免 策略一样!)
    transData -= cwnd;
    // 慢启动
    cout << "重传计时器超时,回退慢启动!门限置当前窗口减半，窗口置1!" << endl;
    ssthresh = cwnd / 2;
    cwnd = 1 * MSS;
}
else if (crow == THREE_DUP_ACK) { // 3个重复ACK
    cout << "收到3个重复ACK，采取快恢复策略!门限置当前窗口减半,窗口置新门限!" << endl;
    ssthresh = cwnd / 2;
    cwnd = ssthresh;
}
else {
    cout << "判断拥塞异常!异常返回值:" << crow << endl;
    exit(1);
}

if (transData < sumData) {
    cout << "已经传输" << transData << "B,还剩" << sumData - transData << "B" << endl;
    Sleep(1000 * (cwnd % 3) + 1); // 随机停1~3秒
    StartTrans(); // 不断递归循环 直到发送完毕
}
else {
    cout << "传输完毕!" << endl;
    return;
}

}

int main() { srand(time(0)); // freopen("in.txt","r",stdin); // freopen("运行结果.txt","w",stdout); cout << "输入本次传送数据量的大小(单位字节B):"; cin >> sumData; cout << "开始传输*\n" << endl; StartTrans(); return 0;