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第3单元 TCP：可靠的数据流传输服务 传输控制协议TCP概述 TCP 是面向连接的传输层协议。 TCP 提供可靠交付的服务。 TCP 提供全双工通信。 面向字节流。 应当注意： TCP 连接是一条虚连接而不是一条真正的物理连接。 TCP 对应用进程一次把多长的报文发送到TCP 的缓存中是不关心的。 TCP 根据对方给出的窗口值和当前网络拥塞的程度来决定一个报文段应包含多少个字节（UDP 发送的报文长度是应用进程给出的）。 TCP 可把太长的数据块划分短一些再传送，也可等待积累有足够多的字节后再构成报文段发送出去。 要实现可靠的数据流传输服务，必须解决哪几个问题？ 1. 可靠性：我办事，你放心 ①防丢失：确认与重传 ②防重复：报文段序号 ③防乱序：报文段序号 滑动窗口机制 2. 传输效率： 流量控制 3. 拥塞控制：加速递减与慢启动 三次握手协议 改进的三次握手协议 4. 建立连接 关闭连接 §3.1 提供可靠性 1、防丢失 – 确认，超时后重传 带重传的肯定确认技术 ① 接收方收到数据后向发送方发确认（ACK） ② 设定时器，发送方在限定时间内未收到ACK，则重发 2、防重复 – 报文段序号 ①??为每一报文段赋予序号 ② 确认时也指明确认哪个报文段 ③??序号同时保证了报文段间的正确顺序（防乱序） 3、确认机制：可捎带的累积确认技术 □ 捎带确认：在发送数据的同时，对接收到的数据进行确认 □ 累积确认： 报告确认号以前的数据已经正确接收 优点：若确认丢失，发送方可能不需要重传。 缺点：无法确认所有已接收的数据，可能导致传输效率低下。 4、重传机制及算法：重传定时器 核心问题：如何设置重传定时器的时限？ 两个概念： ① RTT：往返时间，报文段从发出到收到确认间的时间 ② 自适应重传算法：监视每个连接的性能，由此推算出合适的定时时限。当连接的性能变化时，随时修改定时时限。 重传定时时限的计算方法： ① 早期的方法 ② 改进的方法 重传算法：Karn算法和定时器补偿 Karn算法： ◆ 当超时重传发生时，不再更新RTT估计器，忽略重传样本 ◆ 简单忽略重传报文段的问题： 重传意味着实际的RTT增大，从而定时时限偏小了。 若不更新RTT，也不会更新定时时限，就会形成反复重传的局面。 定时器补偿： ◆ 超时重传发生，加大定时时限，呈指数增长（至一个规定的上限值）： 为避免定时时限无限增大，在TCP的多数实现中都规定了实现的上限值，这个值比互联网上的任何路径的时延都大 RTO ← γ*RTO （γ通常取2，即指数避退） ◆ 对重传分组的后续分组，定时时限不变，直到获得一个新的有效样本时再更改时限值 §3.2 传输效率和流量控制 - 滑动窗口机制 简单的肯定确认技术的不足 ： 在接到前一分组的确认信息之前必须推迟下一个分组的发送，浪费了大量宝贵的网络带宽 滑动窗口技术： 是带重传的肯定确认机制的一种更复杂的形式 可更好地利用网络带宽，允许发送方在等待确认之前可以发送多个分组 要点： 设计合理的滑动窗口协议能够使网络中的分组处于饱和状态，因此能够获得比简单的肯定确认协议高得多的吞吐率 1. 一般的滑动窗口机制 思想：允许发送方不必等确认到来就可继续发送下面的分组，但规定一个上限。若多个分组的确认未到时，则暂停发送。 TCP的滑动窗口技术 (1) 数据流的各字节被编上序号 (2) 滑动窗口按字节操作而不是按报文段或分组操作 (3) 窗口大小为字节数，最大为65535字节 (4) 通信双方都设有发送和接收缓冲区（相当于发送窗口和接收窗口）。默认大小各系统有差异，如4096、8192、16384等。发送缓冲区大小为默认窗口大小。 发送缓存与接收缓存的作用 发送缓存用来暂时存放：发送应用程序传送给发送方 TCP 准备发送的数据；TCP 已发送出但尚未收到确认的数据。 接收缓存用来暂时存放：按序到达的、但尚未被接收应用程序读取的数据；不按序到达的数据。 注意： A 的发送窗口并不总是和 B 的接收窗口一样大（因为有一定的时间滞后）。 TCP 标准没有规定对不按序到达的数据应如何处理。通常是先临时存放在接收窗口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，再按序交付上层的应用进程。 TCP 要求接收方必须有累积确认的功能，这样可以减小传输开销。 3、TCP端到端流量控制 - 窗口大小可变技术 时机：目的主机缓冲区变小