TCP 协议中的超时重传以及SACK选项
超时重传
RTO
发送者发送数据包后, 启动重传定时器, 重传定时器到期时所花费的时间.
RTT
一个数据包发送并确认所花费的时间.
关于计算RTO的算法
经典算法
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首先计算一个平滑的RTT来设置为SRTT, 然后设置一个常量 alpha(称为平滑因子, 通常取值0.8)
(alpha *SRTT) + (1 - alpha)*RTT ==> new SRTT
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基于SRTT, 来计算出RTO
RTO = min[UBOUND, max[LBOUND, (beta * SRTT)]]
UBOUND 通常取值 120s, LBOUND 通常取值1s, beta 通常取值1.3 - 2.0
Jacobaon算法
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第一次计算RTO :
RTT = R, RTTVAR = R/2, RTO = SRTT + max(G, K*RTTVAR)
K 通常取值 4
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后续计算 :
RTTVAR = (1 - beta) RTTVAR + beta |SRTT(brfore) - R’|
SRTT = (1 - alpha) SRTT + alpha R’
RTO = SRTT + max(G, K * RTTVAR)
T 和 T’ 均为测量出的RTT, alpha 通常取值1/8, beta 通常取值1/4
超时重传机制
概念
在发送者发送数据包之后, 会记录下报文段序列号并开始计时, 如果及时收到了该数据包的ACK, 则计时器会被取消掉, 否则会出发重传机制.
重传二义性
数据包重传后, 发送者收到该数据包的ACK, 无法确认此ACK是第一次的还是第二次的ACK
Karn算法
为了避免重传二义性, Karn算法规定收到重传数据包的ACK, 不对此进行RTT测量.
快速重传机制
概念
当接收者收到所期待的数据后续分组时, 表明当前期待的数据包可能丢失或者延迟到达, 因此可以返回dupthresh个ACK来决定发送者触发快速重传
缺点
快速重传机制不能很好的解决重传哪些数据包的问题, 因为无法确定丢失了多少包, 发送者不知该重传超时的片段还是超时分段以及之后的所有包
SACK 选项
SACK的全称是selective acknowledgment, 也就是选择性确认. 开启SACK选项后, 接收方会将自己收到什么包, 有没有失序片段告诉给发送者.
SACK选项一般占40字节, 其中kind占4字节, length占4字节, 剩下的则是4个SACK块
接收端行为
当出现失序分段时, 接收端返回的ACK包中含有SACK选项, 其SACK选项中含有最新接收到的片段. 除了最新接收到的片段以外, 为了提高可靠性, 还会包含以前发送的SACK片段, 这些片段以新旧顺序依次在SACK中存放
发送端行为
对于发送端来说, 除了记录累积ACK之外, 还要记录SACK信息, 以此来实现选择性重传.
一个简单的SACK示例讲解
发送者依次发送
- 1-3
- 5-7
- 9-10
- 4-5
- 7-8
这几个分段(假设发送者接收SACK后, 并不重传数据, 而是以既定顺序发包)
那么接收者就会返回
- ACK4
- ACK4 + SACK 5-7
- ACK4 + SACK 9-10, 5-7
- ACK8 + SACK 9-10
- ACK11
SACK的拓展(DSACK)
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当接收者收到重复的分段时, 它可以将其分段加入到SACK选项中. 发送者收到此ACK后, 发现累积ACK值大于SACK选项值, 此时就可得知自己发送了重复的分段, 要实现DSACK, 只要允许SACK的值小于累积ACK值即可.
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带有选择确认的TCP连接, 接收方的接收窗口可以接受数据序列号不等于左边界的数据片段, 但只有接收到数据序列号等于左边界的数据片段, 窗口才能移动.