计算机原理-TCP到底怎么流量控制？

我们都知道TCP是一种可靠的，面向连接的传输层协议。我们总是希望TCP能够传输的数据越快越好。如果存在这样一种情况，发送方数据发送的非常快，而且接收方耗尽自己的资源也根本来不及接收，那这些多余的数据就会被丢弃，这就违背了TCP可靠的宗旨了。

 

所以就需要引入一种流量控制的手段：让发送方不要发送太快，既让接收方能够顺利接收数据，而且也不会造成网络链路的阻塞。

 

 

思路

沿着这个思路：让发送方不要发送的太快。那就让接收方控制发送方的数据大小，每次应答的时候通知发送方自己还剩多少空间可以接收数据。当然实际交互没有这么的简单，只是提供了一种思路。利用这种思路，诞生了滑动窗口的方式。

 

滑动窗口

滑动窗口类似一个窗口，是用来告诉发送方可以发送数据的大小。也可以说是窗口标记了接收方缓冲区的大小。窗口大小也就表示一次能发送多少数据量，而且这个窗口可以滑动，滑动窗口因此得名。

 

怎样告知发送方窗口大小？

怎样通知发送方窗口大小呢？难道要重新发送一包数据告诉对方吗，这显然是不合理的。可以巧妙的使用确认应答包。有了确认应答包还是不够，如果是第一次交互呢？所以还需要在三次握手时候，就需要告知对方。（rwnd表示接收窗口）

 

 

在原来的确认应答策略中，每一次发送数据，都需要Ack应答，在接收到Ack之后才会发送下一个数据段，发送方没有接收到Ack应答呢？这样做的方式效率实在太低。使用了滑动窗口，可以多次发送数据，只要不要超过对方窗口大小。这样就大大提高了效率。

 

滑动窗口细节

1. 接收方将自己能够接收的缓冲区大小是在TCP首部中的“窗口大小”字段表示的，通过Ack通知发送方。

2. 窗口大小是发送方可以发送的最大值，也就是说可以不需要Ack应答，可以发送多次数据，前提发送总数据量不要超过窗口大小。

3. 窗口大小大说明网络的吞吐率高

4. 操作系统内核维护了一块接收缓冲区，只有Ack应答之后的数据才能从缓冲区中删除。

5. 接收方一旦发现自己的缓冲区快满了，就会通知对方自己的窗口为更小的值。

6. 如果接收方发现自己的缓冲区满了，就会将窗口的大小设置为0，此时发送方将不再发送数据，但是需要定期发送一个窗口探测数据段，使接收方把窗口大小告诉发送方 。（针对这一点重点说明下为什么需要定期发送窗口探针？可以想象下，如果接收方缓冲区满了，然后通过Ack告知发送方窗口大小为0。发送方从此不会发送数据给接收方，接收方也没办法告知对方自己缓冲区可以接收数据，就会出现“卡死”的情况）

 

实例

A 向 B 发送数据。在连接建立时，B 告诉 A：“我的接收窗口 rwnd = 400（字节）。注意：图中的箭头上面大写的ACK表示首部中的确认位ACK，小写ack表示确认字段的值。

 

上面的过程是这样的：

1. A发送了数据序号1至100，还能发送300字节

2. A发送了数据序号101至200，还能发送200字节

3. A发送了数据序号201至300，但是丢失了数据

4. B发送了ACK，同时通知A，允许A发送序号201至500,300字节

5. A发送了数据序号301至400，还能发送100字节

6. A发送了数据序号401至500，不能发送数据了

7. A超时重传旧的数据，但不能发送新数据

8. B发送了ACK，同时通知A，允许A发送序号501至600,100字节

9. A发送了数据序号501至600，不能发送数据了

10. B发送了ACK，同时通知A，不允许A发送数据