第二章TCP --- 传输控制协议是一种面向连接的可靠传输协议TCP是在不可靠的IP层之上实现的可靠数据传输协议主要解决传输的可靠、有序、无丢失和不重复问题。特点1.存在虚连接2.TCP是点到点连接3.提供可靠交付的服务4.TCP提供全双工通讯且通信双方均具备发送缓存和接收缓存发送缓存TCP准备发送的数据TCP已经发送但是没有收到确认的数据接收缓存按序到达但尚未被应用程序读取的数据未按序到达的数据4.TCP是面向字节流的协议--- TCP把应用层交付的数据看做是一串无结构的字节流。TCP报文段序列号是建立在TCP字节流之上的参数TCP每发送一个字节数据则序列号加1。确认序列号为了实现确认机制诞生的。1. 表达了接收方期望收到发送方发送的下一个字节的序列号。2. 代表接收方已经收到了该确认序列号之前的所有数据。窗口指的是发送本报文段的一方的接收窗口(初始时为接收缓存)大小即允许发送方连续发送的 数据量。控制位(标志位)紧急位URG--- 代表后续数据中存在紧急数据是高优先级的数据应尽快处理不要在接收缓 存中排队。确认位ACK--- ACK1则代表确认序列号有效一般而言数据传输阶段该标记位均为1推送位PSH--- 接收方应尽快交付存在于接收缓存中的数据不需要等待缓存填满再向上交付。复位RST--- 当TCP连接存在问题必须释放连接然后重新建立连接时使用该标记位。同步位SYN--- 表示一个连接请求报文终止位FIN--- 表示一个连接释放报文TCP的可靠性确认机制TCP保证对方能够收到本端发送的数据段的方式就是让对方回复一个确认报文段而这个确认报 文段最重要的标志就是TCP头部中的ACK1同时激活确认序列号。--- 逐段确认。因为逐段确认机制会导致TCP传输效率降低以及存在窗口值参数故TCP确认机制变更为累积确 认。发送多次报文只需要接收到一次确认即可。SACK --- 选择确认机制--- 在确认报文的TCP首部中的Option字段中携带自己已经收到的数据信 息此时发送方就可以有选择性的重传数据而不会重传丢失数据及之后的所有数据。是需要通信双方 进行协商的如果双方都支持则可以使用。--- 在TCP三次握手的前两次SYN报文中协商与Option字 段中携带。延迟确认机制在没有收到2*最大段长度的数据为止不做确认。最大延迟0.5秒回复确认报文。捎带应答--- 本地发送回执信息时顺便携带某些数据信息。排序机制排序机制依靠每个分段TCP首部中的序列号字段进行。MSS(最大段长度)--- 决定数据段会被分割成多大的大小。该参数是在TCP建立握手过程中通过前两个SYN报文段来进行协商确定的被携带在TCP首部的可 选项字段中。 --- 如果MSS数值不同则选择最小的MSS数值作为后续分段的标准。MSS数值是跟随MTU数值确定的。分片 --- 是网络层IP协议的概念如果在传输层使用了TCP协议则存在TCP分段此时IP层面封装时不再需要进行进一步的分片。重传机制本地多久没有收到对端的确认报文则认为此时需要进行重传操作 ---超时重传。RTT --- 往返时间 --- 指的是发送端发送数据后到本地接收到对端反馈的确认报文的这段时间。 RTO --- 超时重传时间该时间是略大于RTT时间。RTT时间是动态变化的所以RTO时间也是动态变化的。超时间隔加倍机制--- 每发生一次超时重传则RTO时间加倍直到收到确认报文RTO时间重新根 据RTT时间进行计算。快速重传机制正常情况下服务器收到一个乱序报文不会意识到自己的报文段丢失此时服务器是不能直接 确认后续的报文段的。采用了冗余ACK机制--- 就是将已经发送过的ACK报文再一次发送。如果接收方连续收到三次冗余ACK报文则认为存在报文丢失现象根据ACK报文内容进行数 据信息重传。注超时重传是发送方自行判断的结果而快速重传是发送方根据接收反的反馈信息来判断的结 果。--- 这两种重传机制共同使用。流控机制TCP的流量控制是属于TCP的传输效率问题滑动窗口思路趁着对方在忙其他任务时自己多发一些报文信息。专门引入 --- 窗口值变量窗口值 --- 大小可变的数值含义是无需等待确认应答而可以连续发送的数据最大量。窗口的体现实际上就是缓存区的大小。接收缓存是由设备的操作系统和当前运行环境决定。发送缓存最初是由对端发送来的数据报文中的Windows数值决定。为什么窗口值可以控制流量传输速率 --- 因为窗口值可变并非是固定的参数。TCP要求发送方根据 对方的接收窗口来控制数据的发送量。发送窗口 本地发送缓存 对端接收缓存。窗口关闭因为窗口值是一个动态变化的数据即接收端根据自己接收缓存空间的剩余量来确定的数值该数 值是存在归0的可能性。即代表接收方没有能力存储更多的未处理数据。所以当剩余接收缓存空间0时则会向对方发送一个windows 0的报文告知对方不要在发 送数据了本地无法处理。当接收方发送一个win 0的报文此时发送方会停止数据发送等待接收方处理完之前的数据接收方会发送一个win非0的ACK报文用来通知发送方继续发送数据。--- 如果该非0报文丢失则双方 进入死锁状态。原因对于发送方而言需要等待对方发送一个win非0的报文才可以发送自己的信息对于接收方而言已经通知对方继续发送本地只需等待即可解决方案让发送方定时发送一个只包含一个字节的探测报文。在Option字段中存在一个窗口扩大因子选项取值是0-14将TCP的窗口值左移的位数。 --- 该参 数只能出现在SYN报文中。TCP的拥塞控制流量控制是为了让接收方能够来得及接收而拥塞控制是为了降低整个网络的拥塞程度。拥塞 --- 网络中对资源需求超过了资源可用量的情况。流控机制主要是为了防止发送方发送过大的流量导致接收方的接收缓存溢出的问题拥塞主要是收到网络环境影响降低本地的数据吞吐量的现象。TCP是如何判断此时网络中发生拥塞TCP将连接中出现丢包行为视为拥塞的表现。数据包确认超时收到对方发送的三次冗余ACKTCP是如何控制数据的发送量拥塞窗口--- 可以对发送的字节数大小进行限制。发送方发送的数据量(发送窗口 --- 发送缓存) 接收窗口(Windows)和拥塞窗口的最小值。拥塞窗口大小 --- TCP采用自计时行为通过确认报文来增大拥塞窗口。拥塞控制算法--- 慢启动拥塞避免快速恢复。慢启动 --- 拥塞窗口最初会被设定为一个MSS数值大小即一次发送一个数据报文段。每收到一个新的ACK报文(不包括重传)就会增大一个MSS的大小。为了防止拥塞窗口增长过大造成网络拥塞我们不能一直使用慢启动算法故设定了一个慢启动门限当超出这个门限时不再使用慢启动算法。拥塞窗口门限值 --- 使用慢启动算法拥塞窗口门限值 --- 使用拥塞避免算法拥塞避免算法--- 在一个RTT时间内传输的所有数据报文没有丢失的情况下拥塞窗口增大一个MSS数值将原本在慢启动的指数增长变为线性增长减缓增长速率。快速恢复当发生超时重传时则代表当前网络拥塞严重此时拥塞窗口更新为一个MSS慢 启动门限设定为拥塞时窗口大小的一半启动慢启动算法增加。当发生快速重传时则代表当前网络拥塞一般此时慢启动门限设定为拥塞时窗口 大小的一半而拥塞窗口设定为新的慢启动门限数值采用拥塞避免算法。