四十一、TCP可靠传输、流量控制、拥塞控制

\qquad 可靠：保证接收方从缓存区读出的字节流与发送发发出的字节流是完全一样的。

1、TCP实现可靠传输的机制

\qquad TCP实现可靠传输的机制包括以下四种：校验，序号，确认和重传。

1.1 校验

\qquad 与UDP校验一样，都是通过增加伪首部的方式来实现。

1.2 序号

\qquad 一个字节占一个序号，序号字段： 指的是一个报文段第一个字节的序号。

1.3 确认

\qquad TCP采用累积确认的方式，如上图中当接收方TCP缓存收到“123”报文段之后，会返回一个确认报文段，其首部确认字段为4；之后发送发又发送了“456”和“78”报文段，但接收方只收到了“78”报文段，由于累积重传机制，接收方仍会发送给发送方首部确认字段为4的确认报文。

1.4 重传

\qquad 确认重传不分家，TCP发送发在规定时间(重传时间)内没有收到确认就要重传已经发送的报文段，超时重传。
\qquad TCP采用自适应算法，动态改变重传时间RTTs(加权平均往返时间)。
\qquad 超时重传的机制有时候可能会使得发送发等待的时间过久，所以还会配合使用冗余ACK(冗余确认)的方式，也叫快速重传，其机制如下所示：

2、TCP的流量控制

\qquad 流量控制指的是让发送方法慢点，要让接收方来得及接收。TCP利用滑动窗口机制实现流量控制。在通信的过程中，接收方根据自己接收缓存的大小，动态地调整发送方的发送窗口大小，即接收窗口rwnd(接收方设置确认报文段的窗口字段来讲rwnd通知发送给发送方)，发送方的发送窗口取接收窗口rwnd和拥塞窗口cwnd的最小值。
\qquad 下面是一个主机A和主机B之间通过滑动窗口进行通信的示例：

\qquad 同时TCP为每一个连接设有一个持续计时器，只要TCP连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。若持续计时器设置的时间到期，就发送一个零窗口探测报文段，接收方收到探测报文段时给出现在的窗口值。若返回的窗口值仍未0，则发送方就重新设置持续计时器。

3、TCP的拥塞控制

\qquad 出现拥塞的条件：对资源的需求的总和 > 可用资源，网络中有许多资源同时呈现供应不足→网络性能变坏→网络吞吐量将随输入负荷增大而下降。
\qquad 拥塞控制：
\qquad 防止过多的数据注入到网络中，是一个全局性的问题，不同于流量控制是一个端到端的问题。

\qquad 拥塞控制的四种算法：慢开始、拥塞避免；快重传、快恢复。
\qquad 使用拥塞算法的假定：数据时单方向传送的，而另一个方向只传送确认；接收方总是有足够大的缓存空间，因而发送窗口大小取决于拥塞程度：发送窗口=Min{接收窗口rwnd，拥塞窗口cwnd};
\qquad 接收窗口接收方根据接受缓存设置的值，并告知发送方，反映接收方容量；
\qquad 拥塞窗口发送方根据自己估算的网络拥塞程度而设置的窗口值，反映网络当前容量。

3.1 慢开始和拥塞避免

\qquad 一个传输轮次： 发送了一批报文段并收到他们的确认的时间。指的是一个往返试验RTT，也指开始发送一批拥塞窗口内的报文段到开始发送下一批拥塞窗口内的报文段的时间。

3.2 快重传和快恢复

THE END