1.TCP的可靠傳輸

• 確認(rèn)、超時(shí)重傳、報(bào)文排序

1.1 TCP如何保證可靠傳輸

發(fā)送方?jīng)]發(fā)送一個(gè)報(bào)文，都會收到來自接收方對該報(bào)文的確認(rèn)，以確保數(shù)據(jù)被接收端接收；同時(shí)沒發(fā)一個(gè)報(bào)文會啟用一個(gè)超時(shí)重傳機(jī)制，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送方未接收到來自接收方的確認(rèn)報(bào)文，那么就會認(rèn)為該報(bào)文在傳輸過程中丟失或在網(wǎng)絡(luò)中擁塞，將重新發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)；接收方將收到的報(bào)文數(shù)據(jù)重新排序，保證數(shù)據(jù)有序。

1.2 幾個(gè)基本概念

• 發(fā)送緩存：發(fā)送方將可以發(fā)送給接收方的數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲在發(fā)送緩存中
• 發(fā)送窗口：已發(fā)送未確認(rèn)的數(shù)據(jù)+待發(fā)送的數(shù)據(jù)。發(fā)送窗口時(shí)發(fā)送緩存的一部分
• 接收緩存：存放發(fā)送方傳輸?shù)奈吹玫酱_認(rèn)的數(shù)據(jù)以及未按序到達(dá)的數(shù)據(jù)
• 接收窗口（通知窗口）—rwnd：接收方能夠接收數(shù)據(jù)的大小
• 擁塞窗口—cwnd：擁塞窗口反映的是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度

2.TCP的流量控制

• 利用滑動(dòng)窗口進(jìn)行流量控制

2.1 流量控制原理

一般而言，發(fā)送窗口越大，傳輸數(shù)據(jù)速度越快，但是這很容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，因此需要?jiǎng)討B(tài)的改變發(fā)送窗口大小，發(fā)送方發(fā)送窗口大小不應(yīng)該大于接收方接收窗口的大小。流量控制的作用就是讓發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速度不要太快，要讓接收方來得及接收所有的數(shù)據(jù)。

2.2 發(fā)送窗口如何改變

接收端發(fā)送的確認(rèn)報(bào)文中會將自己接收窗口的大小填入報(bào)文頭部窗口大小的位置中，發(fā)送方接收到確認(rèn)后，根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)改變發(fā)送端窗口大小。若發(fā)送方的窗口大小為0，此時(shí)，接收端有收到報(bào)文，也就是說，此時(shí)接收窗口大小不再是0，發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。
考慮這樣的問題

2.3 流量控制和擁塞控制的關(guān)系

流量控制是點(diǎn)對點(diǎn)的控制，是端到端的問題，旨在改變發(fā)送端發(fā)送窗口的大小，控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速率，以使接收端能夠來得及接受所有的數(shù)據(jù)。
而擁塞控制是為了防止太多的數(shù)據(jù)傳輸在網(wǎng)絡(luò)中，擁塞控制是一個(gè)全局性的控制，必須保證當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)能夠承受當(dāng)前的數(shù)據(jù)負(fù)載。若發(fā)送方在一定時(shí)間內(nèi)一直未接收到來自接收端的確認(rèn)信息，就會認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞，但并不知道產(chǎn)生擁塞的原因。

3.擁塞控制算法

• 慢開始和擁塞避免、快重傳和快恢復(fù)

3.1慢開始算法和擁塞避免算法

• 慢開始算法
  慢開始首先設(shè)置cwnd=1,發(fā)送方每接收到來自接收方的確認(rèn)報(bào)文就會將擁塞窗口增加1。每一次傳輸過程中，比如，發(fā)送發(fā)送4個(gè)報(bào)文段后，接收到來自接收方發(fā)送來的四個(gè)接收報(bào)文，將會對發(fā)送方擁塞窗口增加4，那么每一次傳輸輪回，慢開始的過程會將發(fā)送方的擁塞窗口增加1倍，即擁塞窗口呈指數(shù)級增長。
• 擁塞避免算法
  為防止擁塞窗口增長過大引起網(wǎng)絡(luò)擁塞，設(shè)置一個(gè)滿開始門限ssthresh，若當(dāng)前擁塞窗口值大于滿開始門限值時(shí)，減緩擁塞窗口增長速率，從指數(shù)級增長改為線性增長，每個(gè)傳輸輪次僅增長1，若網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞（即發(fā)送方?jīng)]有按時(shí)接收到來自接收方的確認(rèn)報(bào)文），就將慢開始門限值設(shè)置為當(dāng)前擁塞窗口大小的一半，同時(shí)令擁塞窗口大小為1。

3.2 AIMD算法

• “乘法減小”和“加法增大”（AIMD）算法
  擁塞避免階段，每一個(gè)傳輸輪次，將擁塞窗口值加1，增長速率比較慢，但能夠有效防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞。若網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞就將發(fā)送發(fā)慢開始門限值減半，若網(wǎng)絡(luò)頻繁出現(xiàn)擁塞，那么滿開始門限值的下降速率很快，這將極大程度的減小發(fā)送方發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)

3.3 快重傳和快恢復(fù)

• 快重傳
  在接收方收到亂序的報(bào)文時(shí)，立即發(fā)出一個(gè)重復(fù)確認(rèn)（即上一次有序的報(bào)文21），在接下來收到的報(bào)文中只要不是有序的報(bào)文21，都將立即重復(fù)發(fā)出一個(gè)確認(rèn)報(bào)文，以通知發(fā)送方報(bào)文未按序到達(dá)?？熘貍饕?guī)定，發(fā)送方若連續(xù)收到3個(gè)重復(fù)的報(bào)文，應(yīng)立即重新發(fā)送對方未收到的數(shù)據(jù)，而不必等待超時(shí)重傳時(shí)間的到達(dá)。
• 快恢復(fù)
  若發(fā)送方連續(xù)收到來自接收端的3個(gè)重復(fù)確認(rèn)，可知道此時(shí)網(wǎng)絡(luò)并沒有發(fā)生擁塞，但是為了防止擁塞，執(zhí)行“乘法減小”操作，將慢開始門限值減半，但不執(zhí)行慢開始操作，即不將擁塞窗口大小設(shè)置為1，而是將擁塞窗口cwnd的值設(shè)置為ssthresh的一半，然后開始執(zhí)行擁塞避免算法（“加法增大”）
  采用快恢復(fù)算法時(shí)，慢開始算法只在建立連接和網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)超時(shí)時(shí)使用