计算机网络基础 (十七)--- 传输层 -TCP 的可靠传输

文章内容概览



建议结合我的上一篇文章来看本篇内容：可靠传输的基本原理



TCP协议的可靠传输



• TCP的可靠传输是基于连续ARQ协议的（关于ARQ协议，可以看我的上一篇文章）

• ARQ协议中有两个重要的概念：滑动窗口和*累计确认*。这两个概念在TCP的可靠传输中同样适用

• TCP的滑动窗口以字节为单位



假设有一段的字节流需要传输，滑动窗口的大小为7，这里是为了方便理解，所以窗口设的很小，实际情况下的窗口是很大的。窗口中的7个字节表示都是可以传输的，窗口左边的是已经确认的字节序号，窗口右边的是不允许发送的字节序号。图中的23表示的就是对方期待接收到的下一个字节，其实也就是TCP首部中的确认号的概念



假如在某一个时刻23~26这四个字节已经发送出去了，但是没有收到确认信息，这个就属于已发送但未确认的字节。而窗口中剩下的三个字节就属于可用窗口，也就是后边三个字节是可以发送的。但是，因为发送出去的四个字节还没有收到确认，所以窗口还不能向后移动。假设经过一段时间之后，收到了23、24这两个字节的确认信息，此时就可以将窗口向后移动两个字节



假设窗口中的7个字节都已经发送出去了，但是一个确认信息都没有收到，此时可用的窗口是0，因为窗口中所有发送的字节都没有收到确认，这个时候，滑动窗口不能向后推进。这是实际可能存在的情况



假设窗口中的7个字节都已经发送出去了，在某一个时刻，收到了25和27这两个字节的确认信息。可以发现，这种情况，确认信息并不是按窗口中字节的顺序收到的，此时该怎么办？



首先可以知道的是，23、24这两个字节的确认信息是没有收到的，因此，窗口是不能往前推动的。假设现在超时时间已经到了，而23、24还没有收到确认消息，此时会怎么办？这种情况下，即使25、27这两个字节的确认信息已经收到了，但是，此时还是会从23开始重传消息，因为23、24的确认信息还没有收到。因此，超时之后，会从23开始重发消息，即使收到了后边字节的确认消息也没有用，这个就属于TCP协议的可靠传输



从上边可以知道，如果窗口中的字节没有按序收到确认信息，那么超时之后就会对窗口中的字节进行重新发送。由此也可以看到，TCP的这种可靠传输，效率并不是很高，因为已经收到了25、27这两个字节的确认信息，意思就是这两个字节是准确的到达了接收方的，但是由于23、24这两个前边的字节没有收到确认信息，超时之后，还是需要对25、27进行传输，这样就导致可重传的效率并不高。有没有办法可以提高这个效率？



选择重传

选择重传，顾名思义，就是可以选择一部分消息进行重传，而不是将窗口中所有的消息进行重新传输



选择重传是如何进行工作的？

• 选择重传需要指定需要重传的字节

• 每一个字节都有唯一的32位序号（这个在TCP首部中，选择重传会指定这个32位序号是什么）



（建议在看后边的内容之前，回看一遍TCP头部的内容，这样理解下边内容会更加的容易）



对于TCP首部，其实我们知道它并没有存储选择重传指定字节的位置。每一个字节都有一个唯一的序号，所以在存储需要选择重传的字节的序号时，也是需要耗费很多的空间的。因此，在实际的选择重传中，这个数据实际上是存储在TCP选项中的



在TCP协议详解的文章中有进行过简单的计算，知道了TCP选项最多有40个字节。因为一个序号是占用4个字节，那也就是说，TCP选项中最多可以放10个序号。那是不是表示，选择重传只能重传10个字节？



其实并不是的，在了解TCP的时候知道，TCP的报文，一次是可以传输很多个字节的，前边的例子主要是为了方便对TCP可靠传输进行理解，才把每次可以传输的字节数设置的很少。对于实际的TCP传输，它一次可以传输上百或上千个字节



因此，这里边的序号并不是说选择指定某一个字节的。因为，如果发生出错了，很可能整个TCP报文都丢失了，这种情况其实就连续的丢掉一段的字节，因此，这里的选择重传，更多的情况是对一段字节来进行重传的。所以这个时候序号所表达的意思，一般都是需要重传的边界



看个例子，假设要传送1000~3500这么多字节的数据，把500个字节看做是一个TCP报文。假设1000~1500范围字节的TCP报文丢失了，这个时候就可以指定两个边界，分别是1000和1500，将他们存储到TCP首部中的TCP选项中，表示1000~1500这么多个字节，都是需要重新传输的。因此，此时TCP选项中的1000和1500并不是指重传1000和1500这两个序号的字节，而是重传1000到1500这个范围中的所有字节



如果看完对你有帮助，辛苦给个三连鼓励一下哦！