TCP 协议

[theydy]

TCP 协议的特点

1. TCP 是面向连接的，开始传输数据前需要先建立连接
2. TCP 连接只能是一对一
3. TCP 提供可靠的交付服务，TCP 传输的数据可以保证：无差错，无重复，无丢失，并且按顺序到达
4. TCP 协议是全双工的

TCP 如何保证可靠传输

停止等待协议

停止等待协议的原理是每发完一组数据就停止发送，等待对方确认，在收到确认后再发下一组数据。如果对方接收到重复的数据，会丢弃该分组，但还要发送确认。

在停止等待协议中，如果出现数据错误而没有收到确认，会执行超时重传。超时重传有两种，自动超时重传 ARQ 协议 连续 ARQ 协议

自动超时重传 ARQ 协议：每组数据都等待确认，如果没有收到确认就重传当前分组。

连续 ARQ 协议：发送方维持一个发送窗口，位于窗口内的分组可以连续发送，不需等待确认，接收方采用累计确认，对按需到达的最后一个分组发送确认。

滑动窗口

滑动窗口是一种流量控制技术，TCP 利用滑动窗口实现流量控制的机制，滑动窗口的大小意味着接收方还有多大的缓冲区可以用于接收数据。接收方会把当前接收窗口的大小写入应答报文，发送方可以通过滑动窗口的大小来确定应该发送多少字节的数据，发送方让自己的发送窗口取为拥塞窗口和接收方的接收窗口中较小的一个

当出现 接收窗口剩余空间 0 的情况，发送端会停止发送数据，但会定时发送 1 字节的请求给接收方，让接收方告知窗口大小。

拥塞控制

拥塞处理和流量控制不同，后者是作用于接收方，保证接收方来得及接受数据。而前者是作用于网络，防止过多的数据拥塞网络，避免出现网络负载过大的情况。

• 慢启动
• • 慢启动算法的思路是当主机开始发送数据时，如果立即把大量数据字节注入到网络，那么可能会引起网络阻塞，因为现在还不知道网络的符合情况，所以会由小到大逐渐增大发送窗口，拥塞窗口（cwnd）初始值为1，每经过一个传播轮次，cwnd 加倍，当拥塞窗口大于慢启动门限 (ssthresh) 的变量时，进入拥塞避免阶段。
• 拥塞避免
• • 拥塞避免算法的思路是让拥塞窗口cwnd 缓慢增大，即每经过一个往返时间 RTT 就把 cwnd 加 1，当出现超时重传的情况时，TCP 会认为出现网络拥塞了，此时会把慢启动门限 (ssthresh) 降为拥塞窗口（cwnd）的一半，拥塞窗口（cwnd）重新置为 1，然后重新进入慢启动阶段。
• 快速重传与快速恢复
• • 一旦接收端收到的报文出现失序的情况，接收端只会回复最后一个顺序正确的报文序号。如果发送端收到三个重复的 ACK，即连续三个数据包都不是正确的顺序，这说明正确顺序的数据包很可能丢失了。这时无需等待定时器超时而是直接启动快速重传，把慢启动门限 (ssthresh) 降为拥塞窗口（cwnd）的一半，拥塞窗口（cwnd）的值也置为原来的一半，然后重新进入拥塞避免阶段。快速恢复在于最后一步不是进入拥塞避免阶段，而是进入快速恢复，快速恢复会重新发送丢失的那个包，当正确收到 ACK 时，就退除快速恢复阶段，进入拥塞避免阶段。