建立 TCP 连接三次握手的过程如下：

(1) 第一问。第二次握手的TCP段中，SYN=1 且 ACK=1。

第二问。H3建立连接时的初始序号为100，即第一次握手序号 seq = x = 100。第二次握手的确认序号 ack=x+1=100+1=101。

(2) 发送方发送窗口 swnd = min {拥塞窗口 cwnd, 接收方接收窗口 rwnd}。

S端的TCP接收缓存仅有数据存入而无数据取出。初始时，rwnd = 20 MSS

发送方维持一个拥塞窗口 (congestion window, cwnd)，拥塞窗口的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地变化。发送方让自己的发送窗口等于拥塞窗口。

发送方控制拥塞窗口的原则是：只要网络没有出现拥塞，拥塞窗口就再增大一些，以便把更多的分组发送出去。但只要网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，以减少注入到网络中的分组数。

最大报文段长度 (maximum segment size, MSS) 是 TCP 协议的一个选项，用于在TCP连接建立时，收发双方协商通信时每一个报文段所能承载的最大数据长度（不包括报文段头）。

慢开始算法

开始时，将拥塞窗口设置为一个 MSS 的数值，每收到一个对新的报文段的确认后，把拥塞窗口增加至多一个 MSS 的数值。可以分析出，每经过一个传输轮次 (transmission round)，拥塞窗口大小加倍，逐渐增大到拥塞窗口的数值，一个传输轮次所经历的时间就是一个往返时间 RTT。

拥塞避免算法

每经过一个往返时间将发送方的窗口加 1。只要发送方判断网络出现拥塞，就将慢开始门限 ssthresh 设置为出现拥塞时发送方窗口值的一半，然后执行慢开始算法。

每经过一个往返时间将发送方的窗口加 1。只要发送方判断网络出现拥塞，就将慢开始门限 ssthresh 设置为出现拥塞时发送方窗口值的一半，然后执行慢开始算法。

接下来对本题进行分析。

拥塞窗口初始阈值为32 KB，20 KB < 32 KB，即便在一个RTT中发送20KB数据都不会触发拥塞避免算法。可以断言从 H3 发送第1个TCP段到 H3 收到的第 20 个确认段所通告时慢开始算法都适用，不会触发拥塞避免算法。也就意味着从 H3 发送第1个TCP段到 H3 收到的第 8 个确认段所通告时慢开始算法都适用，不会触发拥塞避免算法。因此，慢开始算法每收到一个对新的报文段的确认后，把拥塞窗口增加一个 MSS 的数值。本题中最大段长MSS=1 KB。

第一问。初始时S端的TCP接收缓存为 20 KB，且该接收缓存仅有数据存入而无数据取出。H3 收到的第 8 个确认段所通告时，已经传输了 8 KB 的数据，剩余接收窗口是 rwnd = 20 KB - 8 KB = 12 KB。

第二问。H3 的拥塞窗口为此前加一，cwnd = 8 KB + 1 KB = 9 KB，即cwnd = 9 KB。

第三问。H3的发送窗口 swnd = min{cwnd, rwnd} = min {9 KB, 12 MSS} = 9 KB，即swnd = 9 KB。

(3) 第一问。当H3的发送窗口等于0时，说明已经发送了20个TCP段，接下来准备发送第21个TCP段，已经发送的字节数为 20 KB / B= 20 × 1024 = 20480，H3建立连接时的初始序号seq=x=100，第三次握手时初始序号seq=x+1=101，即从序号101字节开始传输，第21个TCP段从序号101+20480 = 20581 字节开始传输，即下一个待发送数据段序号是20581。

第二问。根据 (2) 的分析，从 H3 发送第1个TCP段到 H3 收到的第 20 个确认段所通告时慢开始算法都适用，不会触发拥塞避免算法。

第1个RTT开始时，采用慢开始算法，拥塞窗口cwnd = 1MSS，S的接收窗口rwnd = 20 MSS。

H3的发送窗口 swnd = min{cwnd, rwnd} = min {1 MSS, 20 MSS} = 1MSS，此时可以将第1个TCP段连续发送出去。

第2个RTT开始时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小的两倍，拥塞窗口cwnd = 2 MSS，S的接收窗口rwnd = 20 MSS -1 MSS = 19 MSS。H3的发送窗口 swnd = min{cwnd, rwnd} = min {2 MSS, 19 MSS} = 2 MSS，此时可以将第2、3个TCP段连续发送出去。

第3个RTT开始时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小的两倍，拥塞窗口cwnd = 4 MSS，S的接收窗口rwnd = 19 MSS - 2MSS =17 MSS。H3的发送窗口 swnd = min{cwnd, rwnd} = min {4 MSS, 17 MSS} = 4 MSS，此时可以将第4、5、6、7个TCP段连续发送出去。

第4个RTT开始时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小的两倍，拥塞窗口cwnd = 8 MSS，S的接收窗口rwnd = 17 MSS - 4 MSS = 13 MSS。H3的发送窗口 swnd = min{cwnd, rwnd} = min {8 MSS, 13 MSS} = 8 MSS，此时可以将第8、9、10、11、12、13、14、15个TCP段连续发送出去。

第5个RTT开始时，调整当前拥塞窗口大小为上一轮次拥塞窗口大小的两倍，拥塞窗口cwnd = 16 MSS，S的接收窗口rwnd = 13 MSS - 8 MSS = 5 MSS。H3的发送窗口 swnd = min{cwnd, rwnd} = min {16 MSS, 5 MSS} = 5 MSS，此时可以将第16、17、18、19、20个TCP段连续发送出去。

为了简化模型，同一个TCP段的发送和确认在同一个RTT内完成，可画出如下示意图。

到此为止，发送这20个TCP段需要5个RTT，RTT = 200ms，5RTT = 1s，忽略段的传输延时，总时间为 1s。发送数据量为 20 KB。

平均数据传输率为  。

(4) 释放 TCP 连接四次挥手的过程如下：

为了使释放 TCP 连接的时间最短，CLOSE-WAIT 期间不再进行数据传输，CLOSE-WAIT 和 FIN-WAIT-2 的时间为 0，释放 TCP 连接四次挥手的过程就变成了三次挥手，过程如下：

忽略段的传输延时，每次挥手的传播时延为 0.5 RTT，如下图所示。

整个过程需要 3×0.5 RTT = 1.5 RTT，RTT = 200ms，1.5 RTT = 1.5×200ms=300ms。即从t时刻起，S释放该连接的最短时间是 300ms。