TCP的滑动窗口

TCP的滑动窗口

RTT和RTO

• RTT（Round Trip Time，即往返时延），是指发送一个数据包到收到相应的ACK，所花费的时间。
• RTO（Retransmission Timeout，即重传超时时间），是指重传时间间隔（当发送数据包时，数据发送方会启动一个重传计数器，若在重传计时器到时之前都没有接受到接收方返回的ACK报文，则重传数据，否则重传计时器自动失效）；

注：RTO是由RTT计算得出的。

参考：

1. TCP中RTT的测量和RTO的计算
2. TCP-IP详解: RTT和RTO的计算方法

滑动窗口的作用

TCP会将数据拆分成段进行传输，而将数据段依次传输效率是极低的，需要对数据进行批量发送，因此TCP必须解决可靠传输和包乱序的问题。

TCP使用滑动窗口做流量控制与乱序重排。TCP的滑动窗口主要有两个作用：

1. 保证TCP的可靠性；
2. 保证TCP的流控特性。

TCP报头中的window字段，用于接收方通知发送方，自己还有多少缓冲区可以接收数据，因而发送方可以根据接收方的处理能力来发送数据，不会接收方处理不过来。

发送端：

LastByteAcked指向已经被接收端确认接收的最后一个字节序号；

LastByteSent表明已经向接收端发出，但是还没有接收到ACK回应；

LastByteWritten指向上层应用向本地TCP缓冲区写入的最后一个字节序号。

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接收端：

LastByteRead指向上层应用已经从本地TCP缓冲区读完的最后一个字节序号；

NextByteExpected指向收到的最大sequence的最后一个字节序号，还没有向发送端发送ACK回应；

LastByteRcvd指向已经接收到并且已经向发送端发送ACK回应的最后一个字节序号。

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AdvertisedWindow = MaxRcvBuffer - (LastByteRcvd - LastByteRead)；

LastByteSent - LastByteAcked < AdvertisedWindow；

EffectiveWindow = AdvertisedWindow - (LastByteSent - LastByteAcked)。

滑动窗口的基本原理

TCP发送方

TCP发送方的TCP缓存区有四类：

• 第一类：已发送并且已接到接收方确认的；
• 第二类：已发送但是未得到接收方确认的；
• 第三类：未发送但是允许被发送的；
• 第四类：未发送并且禁止被发送的。

其中第二类和第三类缓冲区被称为发送窗口。

当收到接受方对于原滑动窗口字节的确认时，滑动窗口就会向后滑动。如上图所示：

• 31及之前的字节位于第一类缓冲区，表示已经被发送并且已收到接收方确认的数据，它们位于滑动窗口之前；
• 32~35之间的字节位于第二类缓冲区，表示已经被发送但是未得到接受方确认的数据，它们位于滑动窗口之内；
• 36~51之间的字节位于第三类缓冲区，表示未发送但是允许被发送的数据，它们位于滑动窗口之内；
• 52及之后的字节位于第四类缓冲区，表示未发送并且被禁止发送的数据，因为他们位于原滑动窗口之后，必须等待32~35之间的字节全都被确认后才能向后移动滑动窗口；

TCP接受方

TCP接受方的TCP缓存区有三类：

• 第一类：已接收并且已发送ACK确认回执的；
• 第二类：未接收但是准备接收的；
• 第三类：未接受并且禁止接收的。

其中第二类被称为接收窗口。