TCP如何实现可靠传输?实现细节?

TCP如何实现可靠传输?实现细节?

如何实现可靠传输?

TCP通过自身的序列号、确认应答、数据效验、超时重传、流量控制、拥塞避免,确保了数据传输的可靠性和效率。

  1. 流量控制:TCP主要通过滑动窗口机制进行流量控制,确保接收方能够处理发送方的数据量。
  2. 序列号:每个TCP段都有一个序列号,确保数据包的正确顺序。
  3. 数据效验:TCP使用效验和来检测收到的数据在传输中是否发生错误,如果发生错误就丢弃,等待重传。
  4. 确认应答:接收方在收到发送方的数据后,会返回ACK确认收到数据。如果发送方超时间没有收到ACK,会重发数据包。
  5. ** 超时重传**:发送方超过一定时间没有收到接收方发送的ACK,就会重传数据。
  6. 拥塞控制:TCP通过算法如**慢启动,拥塞避免、快重传、快恢复,来控制数据的发送速率,防止网络拥塞。

拥塞控制的主要机制

拥塞控制可以在网络出现拥塞时,动态的调整数据传输的速率,防止网络过载。主要包括一下几个方面:

  1. 慢启动:初级阶段,TCP发送方会发送较小的数据,随着收到数据的ACK,逐渐增加发送窗口的大小,实现指数级的增长。
  2. 拥塞避免:随着慢启动到达阈值后,TCP进入拥塞避免阶段,已线性的增长方式增加发送速率,而不是之前慢启动阶段的指数级增长。
  3. 快速重传:如果发送方收到相同的确认,直接快速发送未确认的数据包。默认之前以及丢失。
  4. 快速恢复:在发生快重传之后,TCP进入快恢复阶段,将慢启动阈值设置为当前值的一半,并且将窗口值设置为当前的慢启动阈值。

TCP流量控制怎么实现的?

流量控制就是让发送方的发送速率不要太快,让接收方来得及接收数据。使用滑动窗口机制就可以实现流量控制,主要是动态调整发送方和接收方之间的数据传输速率。

  1. 接收窗口(rwnd)的含义rwnd 是接收方在 ACK 报文中设置的一个整数,单位为"字节",表示接收缓冲区当前可接收的最大数据量
  • 计算公式:rwnd = 接收缓冲区总大小 - 已接收未读取的数据量
    • 若接收方应用程序读取数据快,rwnd 会增大(缓冲区空闲多);
    • 若应用程序读取慢,rwnd 会减小,直至为 0(缓冲区满)。
  1. 接收方窗口大小 :发送方维护一个"发送窗口",其大小由 rwnd 决定(发送窗口大小 ≤ rwnd)。发送窗口表示当前可发送但未收到确认的最大数据量,包含三部分数据:
  • 已发送且已确认:无需关注(已完成传输)。
  • 已发送但未确认 :需等待接收方 ACK 确认。
  • 未发送但允许发送:在发送窗口范围内,可随时发送。

发送窗口会随以下情况"滑动"(调整范围):

  • 当收到接收方的 ACK 确认后,窗口左侧向右移动(已确认的数据移出窗口);
  • 当接收方 rwnd 增大时,窗口右侧向右移动(可发送的新数据量增加)。
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