TCP如何保证可靠连接

时间：2025-03-04 08:43:48

TCP如何保证可靠连接

首先应当明确TCP在数据传输过程中可能存在的影响可靠性的原因，主要存在以下几个问题

  1. 数据发生损坏
  2. 数据可能不是按顺序到达接受端
  3. 在传输过程中可能存在数据丢失
  4. 接收端返回的Ack丢失，发送端重新发送导致重复

为解决以上几个问题，TCP主要采用以下几个措施

1. 滑动窗口（流量控制）

发送窗口：发送端没有收到接收端回复的Ack的情况下，发送端可以将窗口内连续的数据都发送出去，但是发送的数据在未被接收端确认之前，都会暂时保留，以便在超时重传时重新使用。在收到接收端的Ack后，Ack之前的数据就不需要再保留。

接收窗口：接收端可以对 按序 收到的数据中的最高序号给出确认

发送缓存：

  1. 发送端准备发送的数据
  2. TCP已经发送但是尚未收到确认的数据

接收缓存：

  1. 按序到达的，但尚未被接收应用程序读取的数据
  2. 未按序到达的数据
  • 同一时刻，发送端和接收端的窗口大小不一定相同
  • 对于没有按序到达的数据，TCP通常先临时存放在接收窗口中，等到缺失的数据收到后，再按序交付给上层的应用程序
  • TCP的接收方有累积确认的功能，以减少传输开销

2. 超时重传

TCP的发送方在规定的时间内没有收到确认就要重传已发送的报文段。

重传时间的选择

TCP采用了一种自适应的算法，简单来讲，就是记录报文发送的时间以及收到相应确认的时间，计算其差值为 报文往返时间RTT，并且RTT会根据每次报文的往返时间不断更新。

3. 拥塞控制

1. 什么是拥塞

在计算机网络中的带宽，交换节点中的缓存和处理机等，都是网络资源，在某段时间，若 对网络中的某一资源的的需求超过了网络所能提供的可用部分，网络的性能就会变坏了，这种情况就叫拥塞。

2. 控制方法

拥塞控制就是防止过多的数据注入到网络中，这样使得网络中的路由器或链路不至于过载，拥塞控制是全局性的过程

流量控制是一个端到端的，点对点通信的过程。

  • 慢开始

由小到大逐渐增大发送窗口

  • 拥塞避免

让拥塞窗口缓慢地增大，即每经过一个往返时间RTT就把发送方地拥塞窗口加1，拥塞窗口按现象规律缓慢增长，比慢开始算法的拥塞窗口增长速率缓慢的多

  • 快重传

  • 快恢复

4. 校验和

如果接收方校验和与发送方不一致，那么数据一定传输有误。但是如果接收方比对校验和与发送方一致，数据不一定传输成功。

5. 序列号和确认号

序列号： TCP将每个字节的数据都进行了编号，一般情况下序列号Seq为将要传输的数据的第一个编号

序列号的作用：

  1. 通过和Ack相互确认，可以判断接收方是否少接收数据

  2. 保证数据按序到达，每个字节的数据都又编号

  3. 提高效率，可以在多次发送后一次确认

  4. 去除重复的数据，假设接收方收到相同的数据，则丢弃

确认号： TCP收到数据后，期望下一次收到数据的第一个编号

确认号的作用：

  1. 保证数据的可靠性，Ack表示之前的数据都按序到达
  2. 延迟确认，如果连续收到多个字节的数据，只需要回复最终的Ack，降低网络流量

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