TCP の輻輳制御

使い方

• 例を選ぶか、通信 1・通信 2 の方式と回線の条件（帯域・キューの深さ・ランダムな損失・ラウンド数）を選びます。
• グラフは 1 ラウンド（1 往復）ごとに送ったパケットの数と、ルーターのキューの長さです。グラフを押したりなぞったりすると、そのラウンドの様子が下に出ます。再生や ◀ ▶、キーボードの ← → でも動かせます。
• グラフの下の色の帯は、それぞれの通信がどの段階（スロースタート・輻輳回避など）にいたかを表します。
• 一番下の表で、今の回線で 4 つの方式を 1 本ずつ動かしたときの利用率と往復時間を比べられます。

輻輳制御とは

インターネットでは、多くの通信が同じ回線とルーターを分け合っています。みんなが一度に送りすぎるとルーターのキューがあふれてパケットが捨てられ、送り直しでさらに混む「輻輳崩壊」が起きます（1986 年に実際に起きました）。そこで TCP は、返事（ACK）を待たずに送ってよい量（輻輳ウィンドウ）を、回線の様子を見ながら自分で調整します。

Tahoe・Reno・CUBIC は、パケットが失われたことを「混んでいる」合図とみなす損失ベースの方式です。少しずつ増やし、損失したら大きく減らす（AIMD）ことで、複数の通信がだんだん公平に分け合うようになります。ただし、キューがあふれるまで送るので、キューが深いと遅延が大きくなり（バッファブロート）、混雑と関係ない損失でも減らしてしまいます。BBR は損失ではなく、届いた速さと往復時間を測って回線の容量を見積もる方式で、キューをためずに帯域を使い切ることを目指します。

このシミュレーションのきまり

• 時間を 1 往復（ラウンド）ごとに進める簡単なモデルです。最小の往復時間は 100 ms、帯域は 100 ms に送れるパケットの数（BDP）で表します。
• 1 ラウンドに送ったパケットの合計が BDP を超えるとキューにたまり、その分だけ往復時間が延びます。BDP + キューを超えた分は捨てられ、送った量に比例して各通信に割り振ります。
• 損失のあと 3 個以上届けば重複 ACK で気づき、それより少なければタイムアウトとします。Reno の高速回復は 1 ラウンドで終わるものとし、CUBIC は RFC 9438 の C = 0.4・β = 0.7、BBR は最初の版（v1）の考え方を単純にしたものです。