TCP协议

1.TCP的段结构（在传输层称报文段）

说明：序列号和ACKNum不是段的编号，而是数据字节来计数

          序列号指的是segment中第一个字节的编号，而不是segment的编号，举例有1K个字节的数据拆成两个segment，第二的

segment的编号是501。

          ACKNum：希望收到的下一个字节的序列号，采用的累计确认的方式：该序列号之前的所有字节均已被正确接收到

          接收方处理乱序到达的Segment，TCP规范中没有规定，由TCP的实现这做出决策。

示例（远程登录）：

两台主机跑telnet

输入字符C后，生成一个段，序列号为42，确认号为79，（这两个数字是建立连接的时候随机选择的，跳过了建立连接的过程），

这个段的序列号是42期望收到的下一个字节的序列号是79，里面装的数据是C。

主机B会回传这个字符，返回的段序列号是79，ACK为43,（刚刚段的序列号是42，里面装了一个字符，一个字符占用一个字节）

，43表示下一个期望收到的序列号是43，这同时表示43之前的字节都已经正确收到了。

主机A再发一个确认，这个确认不带数据，序列号为43，使用这个确认刚刚的消息。

2.TCP的可靠数据传输

TCP在IP层提供的不可靠服务基础上实现可靠数据传输服务。

流水线机制

累计确认机制

TCP使用单一重传机计时器

触发重传的事件    超时+收到重复ACK

2.1 问题一：如何设置定时器的超时时间

大于RTT （RTT是变化的）

过短（不必要的重传）

过长（对段丢失时间反应慢）

      如何估计RTT

SampleRTT：测量从段发出去到收到ACK时间，用这个值当做参考值

EstimatedRTT：测量多个SampleRTT，求平均值，形成RTT的估计值

使用指数加权移动平均的方法，通过新测的SampleRTT来更新原有的。

设置定时器：在测得的EstimatedRTT+一个安全的边界，如果EstimatedRTT变化大，就设置一个较大的边界。

测量RTT的变化值：SampleRTT与EStimatedRTT的差值：

定时器超时时间的设置：

2.2.发送方要处理下面三个事件：

TCP发送端程序

注释：NextSeqNum和SendBase初始化，然后进入无线循环，响应不同的事件。

第一个事件从上层收到数据(data received from applicaion above)：

使用NextSeqNum创建一个TCP段

如果定时器没在运行，就将它启动

将TCP段交给网络层

更新NextSeqNum

第二个事件超时(timeout)：

重传具有最小序列号的没有被确认过的段

重新启动定时器

第三个事件：收到确认序列号是y的ACK

如果y大于SendBase，更新SendBase

如果有没有被确认的segments,重新启动timer

2.3TCP重传示例：

（1）丢失ACK的场景

A发了一段序列号是92，里面有8个byte的数据，B在收到后发一个确认值序列号是100，ACK丢失，主机A发送timeout事件，A重传segment，

B收到后发送ACK，这次A收到了将SendBase更新为100。

（2）timeout设短了的情景

首先发了一个序列号为92的8个字节的段，紧接着发了一个序列号为100的8个字节的段，B两个都正确收到了，发了ACK=100和

ACK=120，因为定时设短了，序列号为92的段发送了超时时间，所以重传序列号为92的段，这之后陆续收到了ACK=100和ACK=120，

所以将SendBase先更新到100，接着更新到120，接收方收到重传的段，发送了ACK=120（TCP使用累计确认的机制，所以不是发100），

A收到了Send Base，任然是120。

（3）ACK累计确认场景

A先发了序列为92的段，接着发了序列号为100的段，B收到序列号为92的段后发送了ACK=100，传输过程中丢失，当B收到序列号

为100的段后发送了ACK=120，此时A收到后SendBase更新为120（因为TCP采用的累计确认的方式，收到ACK=120，说明序列号100

之前的都收到了）

2.4快速重传机制：

原因：TCP的实现中，如果发生超时，超时时间间隔将重新设置，即将超时时间间隔加倍，导致其很大，这样分组丢失，检测timeout

要花很长的时间。

处理机制：如果sender收到对同一数据的3个ACK，则假定该数据之后的段已经丢失，那么在定时器超时之前即进行重传。