前言

說來慚愧，大二時候?qū)W的計算機網(wǎng)絡(luò)好多都不太記得了，不過還好有認(rèn)真學(xué)過，撿起來也挺快的，就是對于現(xiàn)在業(yè)界中使用的網(wǎng)絡(luò)算法的不是很懂；

1 TCP報文段結(jié)構(gòu)

1.1 序號和確認(rèn)號

序號，是報文段首字節(jié)的字節(jié)流編號；
確認(rèn)號，是發(fā)送端期望從接收端收到的下一個字節(jié)的序號；

TCP只接受數(shù)據(jù)流中國至第一個丟失字節(jié)為止的字節(jié)，所以TCP被稱為累積確認(rèn)；

2 可靠數(shù)據(jù)傳輸

怎么樣才能算是對數(shù)據(jù)進行可靠傳輸呢？這就要求確保一個進程從其接收緩存中讀出 非損壞的、無間隔的、非冗余的、按序的數(shù)據(jù)流；

2.1 重傳

• 如果發(fā)生超時的現(xiàn)象，則TCP通過重傳引起超時的報文段來響應(yīng)超時事件，再重啟定時器，每次重傳都會將下一次的超時間隔設(shè)為先前值的兩倍；

• 因為發(fā)送方經(jīng)常連續(xù)發(fā)送大量的報文段，所以如果一個報文段丟失，就很可能引起許多一個接著一個的冗余ACK，如果TCP發(fā)送方接收到相同數(shù)據(jù)的3個冗余ACK，TCP就執(zhí)行快速重傳，即在報文段的定時器過期之前重傳丟失的報文段；

2.2 選擇確認(rèn)

• TCP接收方有選擇的確認(rèn)失序報文段（會將正確接收但失序的報文段緩存起來），而不是累計的確認(rèn)最后一個正確接收的有序的報文段；

3 流量控制

流量控制服務(wù)是為了消除發(fā)送方使接受方緩存溢出的可能性，因為有可能應(yīng)用程序讀取數(shù)據(jù)時相當(dāng)緩慢，而發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)太多、太快，會很容易造成該連接的接受緩存溢出；

3.1 滑動窗口

接收窗口用于告訴發(fā)送方，該接受方還有多少可用的緩存空間；因為TCP是全雙工通信，在連接兩端的發(fā)送方都各自維護一個接受窗口；

窗口左邊沿向右邊移動時稱為窗口合攏，這種現(xiàn)象發(fā)生在數(shù)據(jù)被發(fā)送和確認(rèn)時，如果左邊到達右邊的時候，則認(rèn)為其是一個零窗口，此時發(fā)送方不能夠發(fā)送任何數(shù)據(jù)；

窗口右邊沿向右邊移動時稱為窗口張開，則允許發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象發(fā)生在另一端的接收進程讀取已經(jīng)確認(rèn)的數(shù)據(jù)后釋放掉TCP的接收緩存；

窗口右邊向左邊移動時稱為窗口收縮，如果接收到一個指示窗口左邊沿向左移動的ACK，則他被認(rèn)為是一個重復(fù)ACK，并被丟棄；

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例子1：

窗口大小為6，窗口向右移動；

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例子2：

設(shè)A向B發(fā)送數(shù)據(jù)。在連接建立時，B告訴了A：“我的接收窗口是 rwnd = 400 ”(這里的 rwnd 表示 receiver window) 。假設(shè)每一個報文段為100字節(jié)長，而數(shù)據(jù)報文段序號的初始值設(shè)為1。大寫ACK表示首部中的確認(rèn)位ACK，小寫ack表示確認(rèn)字段的值ack。

上面的圖中經(jīng)歷了三次流量控制；

• 發(fā)送方的發(fā)送窗口不能超過接收方給出的接收窗口的數(shù)值（TCP的窗口單位是字節(jié)，不是報文段）
• 只要TCP連接的一方收到對方的零窗口通知，就啟動持續(xù)計時器，若持續(xù)計時器設(shè)置的時間到期，就周期性的發(fā)送一個零窗口探測報文段（僅僅攜帶1個字節(jié)的數(shù)據(jù)），而對方就在確認(rèn)這個探測報文段時給出了現(xiàn)在的窗口值；
• 持續(xù)計時器的出現(xiàn)是為了解決這么一種特殊的情況：接收方若沒有緩存足夠使用，就會發(fā)送零窗口大小的報文，此時發(fā)送放將發(fā)送窗口設(shè)置為0，停止發(fā)送數(shù)據(jù)。之后接收方有足夠的緩存，發(fā)送了非零窗口大小的報文，但是這個報文在中途丟失的，那么發(fā)送方的發(fā)送窗口就一直為零導(dǎo)致死鎖。

4 連接管理

略

4.1 三次握手

4.2 四次揮手

5 擁塞控制

擁塞發(fā)生的主要原因是因為網(wǎng)絡(luò)能夠提供的資源不足以滿足用戶的需求，這些資源包括緩存空間、鏈路帶寬容量和中間節(jié)點的處理能力。

TCP的擁塞退避由4個核心的算法組成：慢啟動、擁塞避免、快速重傳和快速恢復(fù)；

5.1 慢啟動

從小到大逐漸指數(shù)增加擁塞窗口的大小；

5.2 擁塞避免

如果超過某個閥值后，慢啟動則結(jié)束，進入到擁塞避免階段；擁塞避免的思想就是將指數(shù)增加轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性增加，這樣就可以避免增長過快而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻塞，慢慢的增加調(diào)整到網(wǎng)絡(luò)的最佳值；

如果當(dāng)前的cwnd達到慢啟動的閾值，則試探性的發(fā)送一個segment，如果服務(wù)器沒有響應(yīng)，TCP認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)能力下降，必須降低慢啟動閾值，同時為了避免形式繼續(xù)惡化，有可能將窗口降低為1

5.3 快速重傳

快速重傳算法規(guī)定，發(fā)送方只要一連收到三個重復(fù)確認(rèn)就應(yīng)當(dāng)立即重傳對方尚未收到的報文段，而不必繼續(xù)等待設(shè)置重傳計時器時間到期。

除了經(jīng)典的三次ACK，還包括ER、FACK，以及最新的基于時間序的RACK的包丟失快速重傳算法，做出了很多改良。

5.4 快速恢復(fù)

在經(jīng)歷過快速重傳后，如果依然接收到重復(fù)的ACK，說明網(wǎng)絡(luò)沒有阻塞，這里并不會進入到慢啟動的狀態(tài)，而是直接進入到擁塞避免的狀態(tài)；

5.5 其它

• 基于丟包反饋：通過ACK所帶回來的丟包信息來調(diào)整源端的擁塞窗口；
• 基于路徑延時反饋：RTT相對于丟包信息反應(yīng)更加靈敏，更能及時反映出一般網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況，適用于小緩存的中間節(jié)點，效率較理想。但是對于路由器經(jīng)常緩存數(shù)據(jù)促使RTT延長調(diào)節(jié)擁塞窗口，實際上沒有發(fā)生擁塞情況。
• 基于顯示擁塞反饋：典型的ECN利用中間節(jié)點自己檢測本身的擁塞狀態(tài)，如路由器的反饋狀態(tài)，直接反饋給TCP源端，以此調(diào)節(jié)源端的窗口值和發(fā)送速率。

參考文章：
TCP協(xié)議擁塞控制算法（Reno、HSTCP、BIC、Vegas、Westwood）

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/George1994/p/6699899.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的TCP基础知识 复习的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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