TCP 重传、滑动窗口、流量控制、拥塞控制

1：重传机制 

超时重传

 

快速重传

SACK 方法

 

Duplicate SACK

1：重传机制
超时重传：重传机制的其中一个方式，就是在发送数据时，设定一个定时器，当超过指定的时间后，没有收到对方的ACK确认应答报文或者数据包丢失，
         就会重发该数据，也就是我们常说的超时重传。超时重传时间 RTO 的值应该略大于报文往返 RTT 的值。
快速重传：不以时间为驱动，而是以数据驱动重传。工作方式是当收到三个相同的 ACK 报文时，会在定时器过期之前，重传丢失的报文段。
         只解决了一个问题，就是超时时间的问题，但是它依然面临着另外一个问题。就是重传的时候，是重传一个，还是重传所有的问题。
SACK(解决快速重传的缺点)：在TCP 头部「选项」字段里加一个 SACK 的东西，它可以将已收到的数据的信息发送给「发送方」。就可以只重传丢失的数据。
                          如果要支持 SACK，必须双方都要支持。在 Linux 下，可以通过 net.ipv4.tcp_sack 参数打开这个功能（Linux 2.4 后默认打开）。
D-SACK：主要使用了 SACK 来告诉「发送方」有哪些数据被重复接收了。D-SACK 有这么几个好处：
        可以让「发送方」知道，是发出去的包丢了，还是接收方回应的 ACK 包丢了;
        可以知道是不是「发送方」的数据包被网络延迟了;
        可以知道网络中是不是把「发送方」的数据包给复制了;
        在Linux 下可以通过 net.ipv4.tcp_dsack 参数开启/关闭这个功能（Linux 2.4 后默认打开）。

 

2：滑动窗口

2：滑动窗口
窗口大小就是指无需等待确认应答，而可以继续发送数据的最大值。TCP 头里有一个字段叫 Window，也就是窗口大小。
这个字段是接收端告诉发送端自己还有多少缓冲区可以接收数据。于是发送端就可以根据这个接收端的处理能力来发送数据，而不会导致接收端处理不过来。

3：流量控制

那操作系统的缓冲区，是如何影响发送窗口和接收窗口的呢？

 窗口关闭

糊涂窗口综合症

3：流量控制
TCP 提供一种机制可以让「发送方」根据「接收方」的实际接收能力控制发送的数据量，这就是所谓的流量控制。
发送窗口和接收窗口中所存放的字节数，都是放在操作系统内存缓冲区中的，而操作系统的缓冲区，会被操作系统调整。
：如果发生了先减少缓存，再收缩窗口，就会出现丢包的现象
为了防止这种情况发生，TCP 规定是不允许同时减少缓存又收缩窗口的，而是采用先收缩窗口，过段时间再减少缓存，这样就可以避免了丢包情况。
：如果窗口大小为 0 时，就会阻止发送方给接收方传递数据，直到窗口变为非 0 为止，这就是窗口关闭。
TCP 为每个连接设有一个持续定时器，只要 TCP 连接一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。持续计时器超时，就会发送窗口探测报文。防止窗口关闭造成死锁。
糊涂窗口综合症（如果接收方腾出几个字节并告诉发送方现在有几个字节的窗口，而发送方会义无反顾地发送这几个字节，这就是糊涂窗口综合症。）
解决：让接收方不通告小窗口给发送方、让发送方避免发送小数据

4：拥塞控制

慢启动

拥塞避免算法

• 超时重传

快速重传和快速恢复算法一般同时使用

4：拥塞控制（控制的目的就是避免「发送方」的数据填满整个网络）
在网络出现拥堵时，如果继续发送大量数据包，可能会导致数据包时延、丢失等，这时 TCP 就会重传数据，但是一重传就会导致网络的负担更重，于是会导致更大的延迟以及更多的丢包，这个情况就会进入恶性循环被不断地放大....
拥塞窗口 cwnd是发送方维护的一个的状态变量，它会根据网络的拥塞程度动态变化的
慢启动：cwnd < ssthresh时，当发送方每收到一个 ACK，拥塞窗口 cwnd 的大小就会加 1，指数性的增长
拥塞避免：cwnd >= ssthresh时，每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd，线性增长
拥塞发生：超时重传，ssthresh 设为 cwnd/2、cwnd 重置为初始化值(ss -nli | grep cwnd)。快速重传，cwnd = cwnd/2、ssthresh = cwnd。
快速恢复：快速重传和快速恢复算法一般同时使用，快速恢复算法是认为，你还能收到 3 个重复 ACK 说明网络也不那么糟糕，所以没有必要像 RTO 超时那么强烈
cwnd = ssthresh + 3 、重传丢失的数据包、如果再收到重复的 ACK，那么 cwnd 增加 1、如果收到新数据的 ACK 后，把 cwnd 设置为第一步中的 ssthresh 的值
首先，快速恢复是拥塞发生后慢启动的优化，其首要目的仍然是降低 cwnd 来减缓拥塞，所以必然会出现 cwnd 从大到小的改变。
其次，过程2（cwnd逐渐加1）的存在是为了尽快将丢失的数据包发给目标，从而解决拥塞的根本问题（三次相同的 ACK 导致的快速重传），所以这一过程中 cwnd 反而是逐渐增大的