TCP超时与重传机制与拥塞避免

TCP超时与重传机制

TCP协议是一种面向连接的可靠的传输层协议,它保证了数据的可靠传输,对于一些出错,超时丢包等问题TCP设计的超时与重传机制。

基本原理:在发送一个数据之后,就开启一个定时器,若是在这个时间内没有收到发送数据的ACK确认报文,则对该报文进行重传,在达到一定次数还没有成功时放弃并发送一个复位信号。   

这里比较重要的是重传超时时间,怎样设置这个定时器的时间(RTO),从而保证对网络资源最小的浪费。

  • 若RTO太小,可能有些报文只是遇到拥堵或网络不好延迟较大而已,这样就会造成不必要的重传。

  • 若RTO太大的话,使发送端需要等待过长的时间才能发现数据丢失,影响网络传输效率。

由于不同的网络情况不一样,不可能设置一样的RTO,实际中RTO是根据网络中的RTT(传输往返时间)来自适应调整的。

超时与重传的简单例子

第1、2和3行表示正常的TCP连接建立的过程。
第4行是“hello, world”(12个字符加上回车和换行)的传输过程。
第5行是其确认。接着我们从 svr4拔掉了以太网电缆。
第6行表示“and hi”将被发送。
第7~18行是这个报文段的12次重传过程。
第19行则是发送方的TCP最终放弃并发送一个复位信号的过程。


TCP慢启动

基本原理:慢启动是TCP的一个拥塞控制机制,慢启动算法的基本思想是当TCP开始在一个网络中传输数据或发现数据丢失并开始重发时,首先慢慢的对网路实际容量进行试探,避免由于发送了过量的数据而导致阻塞。
  
慢启动为发送方的TCP增加了另一个窗口:拥塞窗口(congestion window),记为cwnd。当与另一个网络的主机建立TCP连接时,拥塞窗口被初始化为1个报文段(即另一端通告的报文段大小)。每收到一个ACK,拥塞窗口就增加一个报文段(cwnd以字节为单位,但是慢启动以报文段大小为单位进行增加)。发送方取拥塞窗口与通告窗口中的最小值作为发送上限。拥塞窗口是发送方使用的流量控制,而通告窗口则是接收方使用的流量控制。发送方开始时发送一个报文段,然后等待ACK。当收到该ACK时,拥塞窗口从1增加为2,即可以发送两个报文段。当收到这两个报文段的ACK时,拥塞窗口就增加为4。这是一种指数增加的关系。

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