TCP提供可靠的运输层。它使用的方法之一就是确认从另一端收到的数据。但数据和确认都有可能会丢失。TCP通过在发送时设置一个定时器来解决这种问题。如果当定时器溢出时还没有收到确认,它就重传该数据。
对于实现而言,关键之处就在于超时和重传的策略,即怎样决定超时间隔和如何确定重传的频率。
TCP管理4种不同的定时器:
指数退避:书中检查连续重传之间不同的时间差,它们取整后分别是1、3、6、12、24、48和多个64秒,其中第一次发送后设置的超时时间设置为1.5秒。(2的N次方*1.5秒)
1.往返时间测量
RTT(往返时间):指发送端发送TCP报文段开始到接收到对方的确定所使用的时间。
TCP超时与重传中最重要的部分就是对一个给定连接的往返时间的测试。由于路由器和网络流量均会变化,因此我们认为这个时间可能经常会发生变化,TCP应该跟踪这些变化并相应地改变其超时时间。
RTO(超时重传时间):发送端发送TCP报文段后,在RTO时间内没有收到对方确定,即重传该报文段。
最早的TCP曾经用了一个非常简单的公式来估计当前网络的状况,如下:
其中a是一个经验系数为0.9,称为平滑因子,b通常为2。这个数值是可以被修改的。这个公式是说用旧的RTT(R)和新的RTT(M)综合到一起来考虑新的RTT(R)的大小。每次进行新测量时,这个被平滑的RTT将得到更新。每个新估计的90%来自前一个估计,而10%则取自新的测试。
但是,在RTT变化范围很大时,使用这个方法无法跟上这种变化,从而引起不必要的重传。当网络已经处于饱和状态时,不必要的和重传会增加网络的负载,对网络而言就像在火上浇油。于是就有下面的修正公式:
RTO值基于RTT的均值和方差,这更好的响应了RTT的变化。
karn算法(重传多义性)
假如发送一个分组,当发生超时,RTO指数退避,重传该分组,然后收到ACK。此时但并不能确定这个ACK是针对第一个分组还是重传分组,这就是重传多义性问题。
karn算法针对这个问题
(1)对于超时重传的数据报的确认,不更新RTT。该算法假定由于分组受到损坏引起的丢失是非常少的,因此分组丢失就意味着源主机和目的主机之间的某处网络上发生了拥塞。有两种分组丢失的指示:
数据在传输的时候不能只使用一个窗口协议,我们还需要有一个拥塞窗口来控制数据的流量,使得数据不会一下子都跑到网路中引起“拥塞”。也曾经提到过,拥塞窗口最初使用指数增长的速度来增加自身的窗口,直到发生超时重传,再进行一次微调。但是没有提到,如何进行微调,拥塞避免算法和慢启动门限就是为此而生。
所谓的慢启动门限就是说,当拥塞窗口超过这个门限的时候,就使用拥塞避免算法,而在门限以内就采用慢启动算法。所以这个标准才叫做门限,通常,拥塞窗口记做cwnd,慢启动门限记做ssthresh。下面我们来看看拥塞避免和慢启动是怎么一起工作的。
拥塞避免算法和慢启动算法是两个目的不同、独立的算法。我们希望降低分组进入网络的传输速率,于是可以调用慢启动来作到这一点,拥塞避免算法和慢启动算法通常一起使用:算法概要:
3.快速重传和快速恢复算法
如果收到3个重复ACK,可认为该报文段已经丢失,此时无需等待超时定时器溢出,直接重传丢失的包,这就叫快速重传算法.而接下来执行的不是慢启动而是拥塞避免算法,这就叫快速恢复算法.4.ICMP差错
TCP能够遇到的最常见的ICMP差错就是源站抑制、主机不可达和网络不可达。
(1)源站抑制的ICMP将拥塞窗口cwnd置为1个报文段,并发起慢启动,慢启动门限ssthresh不变,窗口将打开直至开放了所有的通路(受窗口大小和往返时间的限制)或者发生了拥塞。
(2)主机不可达或网络不可达的ICMP将被忽略,因为这两上差错都被认为是短暂现象。
5.重新分组
当TCP超时并重传时,它不一定需要重传同样的报文段。相反,TCP允许进行重新分组而发送一个较大的报文段,这将有助于提高性能(当然,这个较大的报文段不能够超过接收方声明的MSS)
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