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滑动窗口
滑动窗口与重发机制
快重传机制
滑动窗口与流量控制
滑动窗口与拥塞控制
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MSS值
由于底层数据链路层在发送数据时有最大长度限制所以TCP在发送数据时为了尽量避免IP分片TCP一段为单位发送数据。
MSS值表示最大消息长度正好是不用进行IP分片的最大长度。而MSS值会在三次握手时进行协商。 滑动窗口
如果每发一个段就要等待一个ACK应答会让传输数据的效率变得低下 窗口的概念是发送完一个段后无需应答继续发送。在一个时间节点内发送一批数据这一批已经发送但未收到应答的数据就用窗口维护起来。 在TCP维护的缓冲区中分为四块发送以收到应答的数据发送未收到应答的数据未发送的数据剩余空间而整个缓冲区在逻辑上也是一个环形缓冲区。窗口就是那块发送未收到应答的数据的缓冲区。 上图中窗口大小也是根据应答的序号动态调整的。
滑动窗口与重发机制
窗口的存在允许部分应答丢失。即使部分应答丢失也不会触发重发机制。 快重传机制
那如果是报文丢失呢 如上图所示。当某一报文段丢失后发送端会一直收到序号为1001的确认应答这个确认应答好像在提醒发送端“我想接收的是从1001开始的数据”。因此在窗口比较大又出现报文段丢失的情况下同一个序号的确认应答将会被重复不断地返回。而发送端主机如果连续3次收到同一个确认应答·就会将其所对应的数据进行重发。这种机制比之前提到的超时管理更加高效因此也被称作高速重发控制。
滑动窗口与流量控制
所谓流量控制就是接收端在应答时在报头中填充窗口字段的大小大小就填自己剩余缓冲区的空间。滑动窗口的大小就和接收端缓冲区起来这样发送端就知道自己下一次发送多大的数据。 如上图所示当接收端收到从3001号开始的数据段后其缓冲区即满不得不暂时停止接收数据。之后在收到发送窗口更新通知后通信才得以继续进行。如果这个窗口的更新通知在传送途中丢失可能会导致无法继续通信。为避免此类问题的发生发送端主机会时不时的发送一个叫做窗口探测的数据段此数据段仅含一个字节以获取最新的窗口大小信息。
滑动窗口与拥塞控制
上述情况都只是考虑双方主机的问题但网络通信中不可忽视的一个因素就是网络环境。如果发送出去的数据总是收不到应答可能是网络本身出问题了。
在一个共享的网络环境中可能某个时间段发送的数据的高峰期让网络变得特别拥塞这是就要对发送的数据量进行控制这种控制就叫做拥塞控制。
此处引入一个概念称为拥塞窗口发送开始的时候, 定义拥塞窗口大小为 1; 每次收到一个 ACK 应答, 拥塞窗口加 1; 每次发送数据包的时候, 将拥塞窗口和接收端主机反馈的窗口大小做比较, 取较 小的值作为实际发送的窗口 像上面这样的拥塞窗口增长速度, 是指数级别的. 慢启动 只是指初使时慢, 但是增长速 度非常快. 为了不增长的那么快, 因此不能使拥塞窗口单纯的加倍. 此处引入一个叫做慢启动的阈值 当拥塞窗口超过这个阈值的时候, 不再按照指数方式增长, 而是按照线性方式增 长 当 TCP 开始启动的时候, 慢启动阈值等于窗口最大值; 在每次超时重发的时候, 慢启动阈值会变成原来的一半, 同时拥塞窗口置回 1; 少量的丢包, 我们仅仅是触发超时重传; 大量的丢包, 我们就认为网络拥塞; 当 TCP 通信开始后, 网络吞吐量会逐渐上升; 随着网络发生拥堵, 吞吐量会立刻下降; 拥塞控制, 归根结底是 TCP 协议想尽可能快的把数据传输给对方, 但是又要避免给网络 造成太大压力的折中方案
理解拥塞控制要站在全网的角度。由于使用TCP协议的主机多这种拥塞控制的机制实际上就是一种共识。
网络越拥塞检测到网络拥塞的主机就越多那么参与到拥塞控制的主机就越多这样网络才可能或者说有较大概率让网络畅通起来。不考虑网络的设计本身就有问题 延时应答
延时应答Delayed Acknowledgment是指TCP接收方在接收到数据包后并不立即发送确认ACK消息而是等待一段时间以期望在该时间段内收到更多的数据包。如果在这段时间内确实收到了更多的数据包接收方会将多个ACK消息合并为一个进行发送从而减少网络中的确认消息数量提高网络利用率。 假设接收端缓冲区为 1M. 一次收到了 500K 的数据; 如果立刻应答, 返回的窗口 就是 500K; 但实际上可能处理端处理的速度很快, 10ms 之内就把 500K 数据从缓冲区消费 掉了; 在这种情况下, 接收端处理还远没有达到自己的极限, 即使窗口再放大一些, 也 能处理过来; •如果接收端稍微等一会再应答, 比如等待 200ms 再应答, 那么这个时候返回的 窗口大小就是 1M;
得, 窗口越大, 网络吞吐量就越大, 传输效率就越高. 我们的目标是在保证网络 不拥塞的情况下尽量提高传输效率。
具体的数量和超时时间, 依操作系统不同也有差异; 一般 N 取 2, 超时时间取 200
