一、綜述
1、確認(rèn)和重傳：接收方收到報(bào)文就會確認(rèn)，發(fā)送方發(fā)送一段時(shí)間后沒有收到確認(rèn)就重傳。
2、數(shù)據(jù)校驗(yàn)
3、數(shù)據(jù)合理分片和排序：
UDP：IP數(shù)據(jù)報(bào)大于1500字節(jié),大于MTU.這個(gè)時(shí)候發(fā)送方IP層就需要分片(fragmentation).把數(shù)據(jù)報(bào)分成若干片,使每一片都小于MTU.而接收方IP層則需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)的重組.這樣就會多做許多事情,而更嚴(yán)重的是,由于UDP的特性,當(dāng)某一片數(shù)據(jù)傳送中丟失時(shí),接收方便無法重組數(shù)據(jù)報(bào).將導(dǎo)致丟棄整個(gè)UDP數(shù)據(jù)報(bào).
tcp會按MTU合理分片，接收方會緩存未按序到達(dá)的數(shù)據(jù)，重新排序后再交給應(yīng)用層。
4、流量控制：當(dāng)接收方來不及處理發(fā)送方的數(shù)據(jù)，能提示發(fā)送方降低發(fā)送的速率，防止包丟失。
5、擁塞控制：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，減少數(shù)據(jù)的發(fā)送。
二、滑動窗口
上面籠統(tǒng)地說了tcp保證可靠傳輸?shù)臋C(jī)制，下面說說如何用滑動窗口來實(shí)現(xiàn)。
為什么要使用滑動窗口
因?yàn)榘l(fā)送端希望在收到確認(rèn)前，繼續(xù)發(fā)送其它報(bào)文段。比如說在收到0號報(bào)文的確認(rèn)前還發(fā)出了1-3號的報(bào)文，這樣提高了信道的利用率。但可以想想，0-4發(fā)出去后可能要重傳，所以需要一個(gè)緩沖區(qū)維護(hù)這些報(bào)文，所以就有了窗口。
RTT：往返時(shí)間。
窗口是什么
接收窗口：
“接收窗口”大小取決于應(yīng)用（比如說tomcat：8080端口的監(jiān)聽進(jìn)程）、系統(tǒng)、硬件的限制。圖中，接收窗口是31~50，大小為20。
在接收窗口中，黑色的表示已收到的數(shù)據(jù)，白色的表示未收到的數(shù)據(jù)。
當(dāng)收到窗口左邊的數(shù)據(jù)，如27，則丟棄，因?yàn)檫@部分已經(jīng)交付給主機(jī)；
當(dāng)收到窗口左邊的數(shù)據(jù)，如52，則丟棄，因?yàn)檫€沒輪到它；
當(dāng)收到已收到的窗口中的數(shù)據(jù)，如32，丟棄；
當(dāng)收到未收到的窗口中的數(shù)據(jù)，如35，緩存在窗口中。
發(fā)送窗口：
發(fā)送窗口的大小swnd=min（rwnd，cwnd）。rwnd是接收窗口，cwnd用于擁塞控制，暫時(shí)可以理解為swnd= rwnd =20。
圖中分為四個(gè)區(qū)段，其中P1到P3是發(fā)送窗口。
tips：發(fā)送窗口以字節(jié)為單位。為了方便畫圖，圖中展示得像以報(bào)文為單位一樣。但這不影響理解。
三、重傳和確認(rèn)
什么時(shí)候發(fā)確認(rèn)：這是一個(gè)復(fù)雜的策略。我們這里先簡單地認(rèn)為每收到一個(gè)報(bào)文就發(fā)一個(gè)確認(rèn)。
怎么確認(rèn)（累計(jì)確認(rèn)）：
情況1：發(fā)送ack=31（為什么這個(gè)也要發(fā)，這個(gè)確認(rèn)可以用于后面的擁塞控制）
情況2：發(fā)送ack=34，并把接收窗口左邊緣設(shè)置成34，右邊緣設(shè)置成53
累計(jì)確認(rèn)的好處：情況1中ack=31比描述收到32和33簡單；壞處：可能要重傳已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)。
發(fā)送方收到確認(rèn)時(shí)怎么處理：
情況1：收到ack=31，什么都不做，或者說繼續(xù)發(fā)送可用窗口中的內(nèi)容，如42~50
情況2：收到ack=34，發(fā)送窗口窗口的左邊緣設(shè)置成34，右邊緣設(shè)置成53
什么時(shí)候重傳：因?yàn)槊總€(gè)報(bào)文都有超時(shí)計(jì)數(shù)器，超時(shí)才重傳。超時(shí)重傳時(shí)間的選擇也是一個(gè)策略。
tcp緩存和窗口的關(guān)系：窗口是緩存的一部分。
發(fā)送緩存=發(fā)送窗口+ P3右邊的一部分
接收緩存=接收窗口+部分已確認(rèn)但主機(jī)還沒處理完的數(shù)據(jù)。
四、流量控制
一圖流，簡單來說就是接收方處理不過來的時(shí)候，就把窗口縮小，并把窗口值告訴發(fā)送端。
當(dāng)窗口值為0，而接受方把窗口值恢復(fù)（比如ACK=1，ack=601，rwnd=200），但確認(rèn)丟失，進(jìn)入相互等待的死鎖局面。所以如果窗口值為0，發(fā)送端就會開啟一個(gè)持續(xù)計(jì)數(shù)器，每個(gè)一段時(shí)間詢問一下接收方。
五、擁塞控制
swnd=min（rwnd，cwnd），cwnd就是擁塞窗口大小。
慢開始和擁塞避免
ssthresh：處理擁塞時(shí)參照的一個(gè)參數(shù)。例子中初始值為16，后來變?yōu)?2。
當(dāng)cwnd> ssthresh，cwnd以慢開始的方法指數(shù)增長；
當(dāng)cwnd< ssthresh，cwnd以擁塞避免的方法線性增長。
值得注意的幾個(gè)點(diǎn)
1上圖是cwnd隨傳輸輪次的變化，每過一個(gè)RTT就算一輪。
2超時(shí)就可以認(rèn)為是擁塞了
快重傳和快恢復(fù)：上一個(gè)算法的加強(qiáng)版
快重傳：收到3個(gè)同樣的確認(rèn)就立刻重傳，不等到超時(shí)；
快恢復(fù)：cwnd不是從1重新開始。
標(biāo)簽: tcp, 滑動窗口
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淺井光一
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posted @ 2016-05-08 19:12 淺井光一 閱讀(5517) 評論(0) 編輯 收藏一、綜述
1、確認(rèn)和重傳：接收方收到報(bào)文就會確認(rèn)，發(fā)送方發(fā)送一段時(shí)間后沒有收到確認(rèn)就重傳。
2、數(shù)據(jù)校驗(yàn)
3、數(shù)據(jù)合理分片和排序：
UDP：IP數(shù)據(jù)報(bào)大于1500字節(jié),大于MTU.這個(gè)時(shí)候發(fā)送方IP層就需要分片(fragmentation).把數(shù)據(jù)報(bào)分成若干片,使每一片都小于MTU.而接收方IP層則需要進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)的重組.這樣就會多做許多事情,而更嚴(yán)重的是,由于UDP的特性,當(dāng)某一片數(shù)據(jù)傳送中丟失時(shí),接收方便無法重組數(shù)據(jù)報(bào).將導(dǎo)致丟棄整個(gè)UDP數(shù)據(jù)報(bào).
tcp會按MTU合理分片，接收方會緩存未按序到達(dá)的數(shù)據(jù)，重新排序后再交給應(yīng)用層。
4、流量控制：當(dāng)接收方來不及處理發(fā)送方的數(shù)據(jù)，能提示發(fā)送方降低發(fā)送的速率，防止包丟失。
5、擁塞控制：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，減少數(shù)據(jù)的發(fā)送。
二、滑動窗口
上面籠統(tǒng)地說了tcp保證可靠傳輸?shù)臋C(jī)制，下面說說如何用滑動窗口來實(shí)現(xiàn)。
為什么要使用滑動窗口
因?yàn)榘l(fā)送端希望在收到確認(rèn)前，繼續(xù)發(fā)送其它報(bào)文段。比如說在收到0號報(bào)文的確認(rèn)前還發(fā)出了1-3號的報(bào)文，這樣提高了信道的利用率。但可以想想，0-4發(fā)出去后可能要重傳，所以需要一個(gè)緩沖區(qū)維護(hù)這些報(bào)文，所以就有了窗口。
RTT：往返時(shí)間。
窗口是什么
接收窗口：
“接收窗口”大小取決于應(yīng)用（比如說tomcat：8080端口的監(jiān)聽進(jìn)程）、系統(tǒng)、硬件的限制。圖中，接收窗口是31~50，大小為20。
在接收窗口中，黑色的表示已收到的數(shù)據(jù)，白色的表示未收到的數(shù)據(jù)。
當(dāng)收到窗口左邊的數(shù)據(jù)，如27，則丟棄，因?yàn)檫@部分已經(jīng)交付給主機(jī)；
當(dāng)收到窗口左邊的數(shù)據(jù)，如52，則丟棄，因?yàn)檫€沒輪到它；
當(dāng)收到已收到的窗口中的數(shù)據(jù)，如32，丟棄；
當(dāng)收到未收到的窗口中的數(shù)據(jù)，如35，緩存在窗口中。
發(fā)送窗口：
發(fā)送窗口的大小swnd=min（rwnd，cwnd）。rwnd是接收窗口，cwnd用于擁塞控制，暫時(shí)可以理解為swnd= rwnd =20。
圖中分為四個(gè)區(qū)段，其中P1到P3是發(fā)送窗口。
tips：發(fā)送窗口以字節(jié)為單位。為了方便畫圖，圖中展示得像以報(bào)文為單位一樣。但這不影響理解。
三、重傳和確認(rèn)
什么時(shí)候發(fā)確認(rèn)：這是一個(gè)復(fù)雜的策略。我們這里先簡單地認(rèn)為每收到一個(gè)報(bào)文就發(fā)一個(gè)確認(rèn)。
怎么確認(rèn)（累計(jì)確認(rèn)）：
情況1：發(fā)送ack=31（為什么這個(gè)也要發(fā)，這個(gè)確認(rèn)可以用于后面的擁塞控制）
情況2：發(fā)送ack=34，并把接收窗口左邊緣設(shè)置成34，右邊緣設(shè)置成53
累計(jì)確認(rèn)的好處：情況1中ack=31比描述收到32和33簡單；壞處：可能要重傳已經(jīng)接收的數(shù)據(jù)。
發(fā)送方收到確認(rèn)時(shí)怎么處理：
情況1：收到ack=31，什么都不做，或者說繼續(xù)發(fā)送可用窗口中的內(nèi)容，如42~50
情況2：收到ack=34，發(fā)送窗口窗口的左邊緣設(shè)置成34，右邊緣設(shè)置成53
什么時(shí)候重傳：因?yàn)槊總€(gè)報(bào)文都有超時(shí)計(jì)數(shù)器，超時(shí)才重傳。超時(shí)重傳時(shí)間的選擇也是一個(gè)策略。
tcp緩存和窗口的關(guān)系：窗口是緩存的一部分。
發(fā)送緩存=發(fā)送窗口+ P3右邊的一部分
接收緩存=接收窗口+部分已確認(rèn)但主機(jī)還沒處理完的數(shù)據(jù)。
四、流量控制
一圖流，簡單來說就是接收方處理不過來的時(shí)候，就把窗口縮小，并把窗口值告訴發(fā)送端。
當(dāng)窗口值為0，而接受方把窗口值恢復(fù)（比如ACK=1，ack=601，rwnd=200），但確認(rèn)丟失，進(jìn)入相互等待的死鎖局面。所以如果窗口值為0，發(fā)送端就會開啟一個(gè)持續(xù)計(jì)數(shù)器，每個(gè)一段時(shí)間詢問一下接收方。
五、擁塞控制
swnd=min（rwnd，cwnd），cwnd就是擁塞窗口大小。
慢開始和擁塞避免
ssthresh：處理擁塞時(shí)參照的一個(gè)參數(shù)。例子中初始值為16，后來變?yōu)?2。
當(dāng)cwnd> ssthresh，cwnd以慢開始的方法指數(shù)增長；
當(dāng)cwnd< ssthresh，cwnd以擁塞避免的方法線性增長。
值得注意的幾個(gè)點(diǎn)
1上圖是cwnd隨傳輸輪次的變化，每過一個(gè)RTT就算一輪。
2超時(shí)就可以認(rèn)為是擁塞了
快重傳和快恢復(fù)：上一個(gè)算法的加強(qiáng)版
快重傳：收到3個(gè)同樣的確認(rèn)就立刻重傳，不等到超時(shí)；
快恢復(fù)：cwnd不是從1重新開始。
