计算机网络笔记No.13

TCP概述

TCP的特点：

1. TCP是 点对点的传输方式：一个发送方，一个接收方
2. TCP是可靠的、按序的字节流；
3. TCP使用流水线机制；
4. TCP发送方/接收方都有缓存；
5. TCP是全双工(full-duplex)模式；
6. TCP是面向连接的协议：
   通信双方在发送数据之前必须建立连接
   连接状态只在连接的两端中维护，在沿途节点中并不维护状态。
   TCP连接包括：两台主机上的缓存、连接状态变量、socket等
7. TCP有流量控制机制；

TCP段的结构：

TCP的序列号和ACK格式：

• 序列号:

  • 序列号指的是segment中第一个字节的编号，而不是segment的编号
  • 建立TCP连接时，双方随机选择序列号

• ACKs:

  • 希望接收到的下一个字节的序列号
  • 累计确认：该序列号之前的所有字节均已被正确接收到

接收方如何处理乱序到达的Segment？——TCP规范中没有规定，由TCP的实现者做出决策

TCP可靠数据传输

概述：

1. TCP在IP层提供的不可靠服务基础上实现可靠数据传输服务；
2. TCP可靠数据传输使用流水线机制；
3. TCP可靠数据传输使用累积确认机制；
4. TCP使用单一重传定时器
5. 触发重传的事件
   • 超时
   • 收到重复ACK

TCP的RTT和超时设置

• 超时时间应大于 RTT，但是RTT是变化的；过短导致不必要的重传，过长导致对段丢失时间反应慢

估算RTT：测量从段发出去到收到ACK的时间（忽略重传）

• 测量多个SampleRTT，求平均值，形成RTT的估计值 EstimatedRTT
  
  

TCP发送方事件

1. 从应用层收到数据
   • 创建Segment
   • 序列号是Segment第一个字节的编号
   • 开启计时器
   • 设置超时时间：TimeOutInterval
2. 超时事件
   • 重传引起超时的Segment
   • 重启定时器
3. 收到ACK：如果确认此前未确认的Segment
   • 更新SendBase；
   • 如果窗口中还有未被确认的分组，重新启动定时器

TCP重传示例：

快速重传机制

• TCP的实现中，如果发生超时，超时时间间隔将重新设置，即将超时时间间隔加倍，导致其很大
  通过重复ACK检测分组丢失：Sender会背靠背地发送多个分组；如果某个分组丢失，可能会引发多个重复的ACK如果sender收到对同一数据的3个ACK，则假定该数据之后的段已经丢失
  快速重传：在定时器超时之前即进行重传

TCP流量控制

在TCP传输中，接收方为TCP连接分配 buffer

上层应用可能处理buffer中数据的速度较慢，发送方如果发送过快会导致溢出

流量控制：
Receiver通过在Segment 的头部字段将 RcvWindow 告诉Sender
Sender限制自己已经发送的但还未收到ACK的数据不超过接收方的空闲RcvWindow尺寸

即使Receiver告知Sender RcvWindow=0；为了让后续的传输仍能进行，发送方仍然会发送一个小段

TCP连接管理

TCP sender和receiver在传输数据前需要建立连接：初始化TCP变量：Seq. #、Buffe、r和流量控制信息
建立连接三步握手：


关闭TCP连接管理：

1. Step 1: client向server发送TCP FIN 控制segment
2. Step 2: server 收到FIN, 回复ACK. 关闭连接, 发送FIN
3. Step 3: client 收到FIN, 回复ACK(进入“等待” –如果收到FIN，会重新发送ACK)
4. Step 4: server收到ACK. 连接关闭.

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