TCP
- 点对点：
- 一个发送方，一个接收方
- 可靠的、按序的字节流
- 流水线机制：
- TCP拥塞控制和流量控制机制， 动态调整窗口尺寸
-
发送方/接收方缓存
TCP发送方/接收方缓存.png
（和SR略有相似）
-
全双工：
- 同一连接中能够传输双向数据流
- 面向连接：
- 通信双方在发送数据之前必须建立连接
- 连接状态只在连接的两端中维护，在沿途节点中并不能维护状态（中间的路由器之类的并不维护这种连接的状态）
- TCP连接包括：两台主机上的缓存、连接状态变量、socket等
- 流量控制机制
TCP段结构
TCP段结构.png
TCP：序列号和ACK
序列号：
- 序列号指的是segment中第一个字节的编号，而不是segment的编号
- 建立TCP连接时，双方随机选择序列号
ACKs：
- 希望接收到的下一个字节的序列号
- 累计确认：该序列号之前的所有字节均已被正确接收到（和GBN类似）
处理乱序到达的segment：
- TCP规范中并没有规定，由TCP的实现者做出决策
TCP的可靠数据传输
-
TCP在IP层提供的不可靠服务基础上实现可靠数据传输服务
-
TCP使用了流水线机制
-
TCP使用了累计确认机制
-
TCP使用单一重传定时器
-
触发重传的事件：1. 超时 2.收到重复ACK
-
渐进式：1.暂不考虑重复ACK 2.暂不考虑流量控制 3.赞不考虑拥塞控制
TCP RTT和超时
设置定时器的超时时间时，考虑RTT的大小，需大于RTT。如果过短，则会进行不必要的重传；如果过长，又会对段丢失时间反应慢。
则需要估计RTT：
- SampleRTT：测量从段发出去到收到ACK的时间：忽略重传
-
测量多个SampleRTT，求平均值，形成RTT的估计值EstimatedRTT
RTT估计值
每次测量一次SampleRTT，就用该公式更新一下现有的EstimatedRTT。
定时器超时时间的设置：
- EstimatedRTT + “安全边界”
- EstimatedRTT变化大——说明需要较大的边界
安全边界的确定：
-
测量RTT的变化值：SampleRTT和EstimatedRTT的差值
RTT的变化值.png
则定时器超时时间的设置：
定时器超时时间的设置.png
TCP发送方事件
从应用层收到数据：
- 创建segment
- 序列号是segment第一个字节的编号
- 开启计时器
- 设置超时时间：TimeOutInterval
超时：
- 重传引起超时的segment
- 重启定时器
收到ACK：
如果确认此前未确认的segment：
- 更新SendBase
- 如果窗口中还有未被确认的分组，重新启动定时器
TCP重传示例
TCP重传示例(a).png
在(a)例中，ACK丢失，引起超时重传，重新传送seq92.
TCP重传示例(b).png
在(b)例中，超时时间设置过短，则ACK=100在超时时间内并未被收到，因此重传seq=92。接着又陆续收到ACK=100,ACK=120,因此陆续更新sendbase=100, sendbase=120。此时接收方又收到了seq=92，而之前接收方已经发送过ACK=120,故此时再发送一个ACK=120。
TCP重传示例(c).png
在(c)例中，ACK=100没有被收到，但是接收方并不知道，接收方已经正确的接收了seq=
92，则seq=100是按序收到的，于是接收方继续发送ACK=120。此时发送方收到120，则确认此前未确认的segment，并将sendbase更新为120。
TCP ACK的生成：
接收方：
- 收到一个按序的段，有个延迟ACK的动作，等待最多500ms，如果没有下一个段，就发送ACK
- 如果一个按序的段到了，并且之前有段在等待，则立即发送累计ACK，确认这两个段
- 如果一个乱序的段到了，立即发送重复ACK
快速重传机制
为什么要快速重传？ TCP的实现中，如果发生超时，超时时间间隔将重新设置，即将超时时间间隔加倍，导致其很大
- 重发丢失的分组之前要等待很长时间
可以通过重复ACK检测分组丢失：
- sender会背靠背地发送多个分组
- 如果某个分组丢失，可能会引发多个重复的ACK
如果sender收到对同一数据的3个ACK，则假定该数据之后的段已经丢失
- 快速重传：在定时器超时之前即进行重传
TCP流量控制
接收方为TCP连接分配buffer：
接收方buffer.png
流量控制：控制发送方不会传输太多、太快以至于淹没接收方（buffer溢出），实际上是一个速度匹配机制
假定：TCP receiver丢弃乱序的segments
则如上图所示，buffer中的可用空间（spare room）= RcvWindow = RcvBuffer - [LastByteRcvd - LastByteRead]
-
recevier通过在segment的头部字段将RcvWindow告诉sender
-
sender限制自己已经发送的但还未收到ACK的数据不超过接收方的空闲RcvWindow尺寸
-
如果recevier告知sender RcvWindow=0,则还是允许sender发送一个非常小的segment，以重新返回RcvWindow的大小。
TCP连接管理
TCP的sender和receiver在传输数据前需要建立连接
初始化TCP变量
- seq.#
- buffer和流量控制信息
Client：连接发起者
Socket clientSocket = new Socket("hostname", "port number");
Server：等待客户连接请求
Socket connectionSocket = welcomeSocket.accept( );
三次握手（非常重要）：
- 客户机发送TCP SYN段给服务器，无数据
- 服务器接收SYN，回复SYNACK段给客户机，此时分配buffer给它
-
客户机接收SYNACK，回复它一个ACK段
三次握手.png
四次挥手（非常重要）：
TCP连接关闭：
client closes socket: clientSocket.close( );
四次挥手.png
- 客户机向服务器发送TCP FIN控制segment
- 服务器收到FIN，回复ACK，关闭连接，发送FIN
- 客户机收到FIN，回复ACK
- 进入等待：如果又收到FIN， 则会重新发送ACK
- 服务器收到ACK，连接关闭。
TCP客户机生命周期.png
TCP服务器生命周期.png
网友评论