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关于tcp:快速重传快速恢复选择重传

jiezi

笔者对网络中的传输层尤为酷爱，之前有一篇文章曾经将传输层中大部分的知识点介绍了一遍，可能可读性较差。这篇次要就一些较为难了解的，课本中未具体阐明的概念进行论述。倡议读者还是先将上一篇浏览一下哦~ https://segmentfault.com/a/1190000022272869。次要了解一下其中的 GBN 和 SR。

想必你曾经晓得 TCP 是 GBN 和 SR 的结合体，别离遗传了他们的个性。比方，遗传了 GBN 的累积确认、繁多计时器；遗传了 SR 的双窗口模型、抉择重传个性、数据缓存。为了能更好的了解，我先将这几个概念解释一下。

累积确认

假如接管方收到了 1 - 4 的数据，在收到第 4 个数据包时，向发送方发送 ACK 4（表明 4 以前的数据已收到，我想要数据 5）。此时数据 5 失落，同时，发送方还向接管方传了 6、7、8 的数据。此时当接管方收到数据 6、7、8 时，它只会向发送方传 ACK 4，以此来告知发送方数据 5 失落，请给我传数据 5。这样有什么益处呢？

  1. 这样即便在夺么凌乱的网络中，只有发送方收到了某个 ACK，如 ACK 100，那么能够 100% 推断 100 以前的数据必定都收到了，因为若有一个没收到，那么接管方发送的必定是 ACK xx（xx 必定比 100 小）。
  2. TCP 的一个精美设计：当接管方收到某个数据时，如数据 6。接管方不急着回复 ACK 6，而是会期待 500ms，此时若收到了数据 7，那么便间接发送 ACK 7，缩小 ACK 的发送能够缩小网络梗塞的可能。因为发送方看到 ACK 7 之后，他就明确了数据 6 和 7 必定都被收到了。

繁多计时器

只有发送方最右边的数据包有一个计时器。在 GBN 中，若超时了，那么发送方会把窗口内的所有数据全都再发一遍（效率低、明明接管方都收到了却被拒收）。在 GBN 中，一来是因为接管方对于乱序的数据包间接抛弃，所以导致发送方在超时后无论如何都得重传。二来是因为发送方无奈得悉哪些数据被接管了，因为一旦乱序，接管方只会传最早失落的那个数据包的 ACK。

此处与 SR 的多个计时器辨别，SR 解决了 ” 抉择重传 ” 的设计，用的办法是每一个报文本人设定一个独自的计时器，接管方每次返回会返回对应的报文的 ACK。这样一来发送方晓得了哪些报文是被收到了，哪些是没被收到的。从而能够精准发送，这也就是 SR 的 抉择重传。而 TCP 也有抉择重传，设计的形式与 SR 不同，然而最初的目标是一样的，也就是只会重传那些没有被收到的数据报，具体如何实现能够往下看。

TCP 的抉择重传

TCP 遗传了 GBN 的累积确认，那发送方如何能力晓得哪些数据是被正确收到了呢？

此文解说非常具体：

TCP Selective Acknowledgments (SACK)

https://packetlife.net/blog/2010/jun/17/tcp-selective-acknowledgments-sack/

察看上面这幅图，其中左侧是接管方，右侧是发送方，与咱们平时的方向恰好相反，大家留神一下。Seg2 在图中处于失落状态，那么接管方在收到后续的乱序数据时，显然会发送 ACK1，示意 1 之前的数据曾经收到了，我想要数据 2。从图中能够看到，除了 ACK1，还有一个信息是 Sack3，这个的含意就是通知发送端，尽管 Seg2 失落了，然而我曾经收到了 Seg3，所以你之后超时重传的话，只须要把 Seg2 重传一下就好了。从而实现了 TCP 的 抉择重传。

在 TCP 的拥塞管制中，“慢启动”和“拥塞防止”两个模式很好了解，也容易记住。然而还有一个“疾速复原（Fast Recovery）”绝对模糊不清，接下来我将具体解说疾速复原的机制。

此处有具体的疾速复原的步骤：

Javis in action: Fast Recovery Algorithm

https://www.isi.edu/nsnam/DIRECTED_RESEARCH/DR_WANIDA/DR/JavisInActionFastRecoveryFrame.html

核心内容如下：

After receiving 3 duplicate ACKs in a row:

  1. set ssthresh to one-half of the current congestion window.
  2. retransmit the missing segment.
  3. set cwnd = ssthresh + 3.
  4. Each time another duplicate ACK arrives, set cwnd = cwnd + 1. Then, send a new data segment if allowed by the value of cwnd.
  5. Once receive a new ACK (an ACK which acknowledges all intermediate segments sent between the lost packet and the receipt of the first duplicate ACK), exit fast recovery. This causes setting cwnd to ssthresh (the ssthresh in step 1). Then, continue with linear increasing due to congestion avoidance algorithm.

由下面的内容可知，当接管方收到乱序的数据时，会将这个数据缓存下来，然而依然会发送失落的包裹的 ACK。显然，若乱序的包裹接踵而至，那么发送不便会收到多个失落包裹的 ACK。当收到三个（此处的三个能够参见前面的图比拟直观）反复的 ACK 时，触发疾速复原算法。

  1. 首先令 ssthresh = cwnd / 2。
  2. 从新传输失落的包裹。（这个动作叫做疾速重传，因为收到三个冗余 ACK 即开始，而不是等到超时了才开始）
  3. 将 cwnd = ssthresh + 3.（这就是算法自身设置的，无需多疑）
  4. 之后发送方若仍有反复的 ACK 收到，收到一个 ACK，cwnd = cwnd + 1。（因为窗口变大了，那么又能够有新的数据能够发送）
  5. 直至收到新的 ACK（啥叫新的 ACK，详见下图），退出疾速恢复模式。
  6. 将 cwnd = ssthresh，进入 拥塞防止 模式。

在做题和例子中，经常会疏忽第 4 和 5 步，间接从第三步完结之后进入拥塞防止模式。然而无论怎么说，做题归做题，深刻归深刻吧。

这幅图中次要看以下两点：

  • 反复三次的 ACK5 其实是第四个 ACK5.
  • 上文中所说的新的 ACK 其实就是此处 ACK11（在我看来，只有不是 ACK5，都是新的 ACK），收到这个新的 ACK 后，即退出疾速恢复模式。
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