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28 张图,竟然把 TCP说清楚了,运维人果断收藏!-北京赛维博信科技发展有限公司
来源:本文摘自网络,如有侵权请联系删除 | 作者:svbx001 | 发布时间: 2022-07-25 | 2136 次浏览 | 分享到:


连续ARQ协议


停止等待协议已经可以满足可靠传输了,但有一个致命缺点:效率太低。发送方发送一个数据包之后便进入等待,这个期间并没有干任何事,浪费了资源。解决的方法是:连续发送数据包。模型如下:


和停止等待最大的不同就是,他会源源不断地发送,接收方源源不断收到数据之后,逐一进行确认回复。这样便极大地提高了效率。但同样,带来了一些额外的问题:

发送是否可以无限发送直到把缓冲区所有数据发送完?不可以。因为需要考虑接收方缓冲区以及读取数据的能力。如果发送太快导致接收方无法接受,那么只是会频繁进行重传,浪费了网络资源。所以发送方发送数据的范围,需要考虑到接收方缓冲区的情况。这就是TCP的流量控制 。解决方法是:滑动窗口 。基本模型如下:


  • 发送方需要根据接收方的缓冲区大小,设置自己的可发送窗口大小,处于窗口内的数据表示可发送,之外的数据不可发送。
  • 当窗口内的数据接收到确认回复时,整个窗口会往前移动,直到发送完成所有的数据


在TCP的首部有一个窗口大小字段,他表示接收方的剩余缓冲区大小,让发送方可以调整自己的发送窗口大小。通过滑动窗口,就可以实现TCP的流量控制,不至于发送太快,导致太多的数据丢失。

连续ARQ带来的第二个问题是:网络中充斥着和发送数据包一样数据量的确认回复报文,因为每一个发送数据包,必须得有一个确认回复。提高网络效率的方法是:累积确认 。接收方不需要逐个进行回复,而是累积到一定量的数据包之后,告诉发送方,在此数据包之前的数据全都收到。例如,收到 1234,接收方只需要告诉发送方我收到4了,那么发送方就知道1234都收到了。

第三个问题是:如何处理丢包情况。在停止等待协议中很简单,直接一个超时重传就解决了。但,连续ARQ中不太一样。例如:接收方收到了 123 567,六个字节,编号为4的字节丢失了。按照累积确认的思路,只能发送3的确认回复,567都必须丢掉,因为发送方会进行重传。这就是GBN(go-back-n) 思路。

但是我们会发现,只需要重传4即可,这样不是很浪费资源,所以就有了:选择确认SACK 。在TCP报文的选项字段,可以设置已经收到的报文段,每一个报文段需要两个边界来进行确定。这样发送方,就可以根据这个选项字段只重传丢失的数据了。

可靠传输小结


到这里关于TCP的可靠传输原理就已经介绍的差不多。最后进行一个小结:

  • 通过连续ARQ协议与发送-确认回复模式来保证每一个数据包都到达接收方
  • 通过给字节编号的方法,来标记每一个数据是属于重传还是新的数据
  • 通过超时重传的方式,来解决数据包在网络中丢失的问题
  • 通过滑动窗口来实现流量控制
  • 通过累积确认+选择确认的方法来提高确认回复与重传的效率

 

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