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【每日一题】TCP滑动窗口是干什么的?TCP的可靠性体现在哪里?拥塞控制如何实现的?

学亮编程手记 2021-03-21
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TCP滑动窗口是干什么的?


滑动窗口:窗口是缓存的一部分,用来暂时存放字节流。发送方和接收方各有一个窗口,接 收方通过 TCP 报文段中的窗口字段告诉发送方自己的窗口大小,发送方根据这个值和其它信息设置自己的窗口大小。

发送窗口内的字节都允许被发送,接收窗口内的字节都允许被接收。接收窗口只会对窗口内 最后一个按序到达的字节进行确认。如果发送窗口内的字节已经发送并且收到了确认,那么 就将发送窗口向右滑动一定距离,直到第一个字节不是已发送并且已确认的状态;接收窗口 的滑动类似,接收窗口左部字节已经发送确认并交付主机,就向滑动接收窗口。

流量控制如何实现:流量控制是为了控制发送方发送速率,保证接收方来得及接收。

接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小,从而影响发送方的发送 速率。将窗口字段设置为 0,则发送方不能发送数据。

拥塞控制:如果网络出现拥塞,分组将会丢失,此时发送方会继续重传,从而导致网络拥塞 程度更高。因此当出现拥塞时,应当控制发送方的速率。TCP 主要通过四个算法来进行拥塞控制:慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。

发送方需要维护一个叫做拥塞窗口(cwnd)的状态变量。

慢开始与拥塞避免

发送的最初执行慢开始,令拥塞窗口大小为1,发送方只能发送1个报文段;当收到确认后,将拥塞窗口大小加倍。设置一个慢开始门限,当 拥塞窗口的大小大于慢开始门限 时,进入拥塞避免,每个轮次只将拥塞窗口加1。如果出现了超时,则令慢开始门限 = 拥塞窗口大小 / 2,然后重新执行慢开始。

快重传与快恢复

在接收方,要求每次接收到报文段都应该对最后一个已收到的有序报文段进行确认。在 发送方,如果收到三个重复确认,那么可以知道下一个报文段丢失,此时执行快重传, 立即重传下一个报文段。在这种情况下,只是丢失个别报文段,而不是网络拥塞。因此 执行快恢复,令慢开始门限 = 拥塞窗口大小 / 2 ,拥塞窗口大小 = 慢开始门限 ,注意到此时直接进入拥塞避免。

TCP的可靠性体现及拥塞控制实现



TCP使用超时重传来实现可靠传输:如果一个已经发送的报文段在超时时间内没有收到确认,那么就重传这个报文段。

应用数据被分割成 TCP 认为最适合发送的数据块。

TCP 给发送的每一个包进行编号,接收方对数据包进行排序,把有序数据传送给应用层。

校验和:TCP 将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错,TCP 将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段。

TCP 的接收端会丢弃重复的数据。

流量控制:TCP 连接的每一方都有固定大小的缓冲空间,TCP的接收端只允许发送端发送接收端缓冲区能接纳的数据。当接收方来不及处理发送方的数据,能提示发送方降低 发送的速率,防止包丢失。TCP 使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。TCP 利用滑动窗口实现流量控制。

拥塞控制:当网络拥塞时,减少数据的发送。

ARQ协议:也是为了实现可靠传输的,它的基本原理就是每发完一个分组就停止发送,等待对方确认。在收到确认后再发下一个分组。

超时重传:当 TCP 发出一个段后,它启动一个定时器,等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认,将重发这个报文段。



劝学警言

身处信息爆炸时代,知识浩瀚如海洋。

然,如同图书馆,你可以入门,但不代表你就拥有它。

且,学而不思则罔,思而不学则殆;

学贵有恒,更需注重方式方法。切记三字箴言:恒、慢、悟——

恒:坚持不懈!最忌讳的就是三天打鱼两天晒网,一曝十寒;

慢:精雕细琢!慢工出细活,理论知识一定要吃透,知其所以然;

悟:明辨慎思!要善于固化知识,一定要有自己的理解,否则就如同将他人吐在地上的吃过的甘蔗,再捡起来嚼,味同嚼蜡一般,无任何滋味可言。

送君一句话:殚精竭虑,不如须臾之所学也。

愿君,好好学习,天天向上!

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