1.前言
TCP窗口縮放選項是用來增加TCP接收窗口的大小而超過65536字節。這個TCP選項以及其他的幾個選項在RFC1323（處理長肥管道網絡，LFN）中定義。
窗口縮放因子對於BDP大於64KB的時候的數據傳輸的效率非常有用。例如，如果一個T1傳輸鏈路，1.5Mbps是通過衛星的鏈路，RTT時間是513ms，那麼BDP是：1500000*.513 = 769,500位或者96,188字節。最大的64KB窗口僅僅允許填充鏈路緩衝區的68%或者是1.02Mbps。通過使用窗口擴大因子，文件傳輸可以接近 1.5Mbps，而充分利用可用帶寬。這個選現在慢速網絡上發送大於64KB的文件也是有用的。通過使用窗口擴大因子，接收窗口可能增加到最大1GB。
2.選項格式
RFC 1323中關於窗口擴大選項的圖示如下：
TCP Window Scale Option (WSopt): Kind: 3 Length: 3 bytes
+---------+---------+-------------+
| Kind=3 |Length=3 | shift.cnt |
+---------+---------+-------------+
3.工作過程
①要啓用窗口擴大選項，通訊雙方必須在各自的SYN報文中發送這個選項。主動建立連接的一方在SYN報文中發送這個選項；而被動建立連接的一方只有在收到帶窗口擴大選項的SYN報文之後才能發送這個選項。
②這個選項只在一個SYN報文中有意義（<SYN>或<SYN,ACK>），包含窗口擴大選項的報文如果沒有SYN位，則會被忽略掉。當連接建立起來後，在每個方向的擴大因子是固定的。注意：在SYN報文本身的窗口字段始終不做任何的擴大（The Window field in a SYN (i.e., a <SYN> or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.）。
③在啓用窗口擴大選項的情況下，若發送一個窗口通告，要將實際窗口大小右移shift.cnt位，然後賦給TCP首部中的16bit窗口值；而當接收到一個窗口通告時，則將TCP首部中的16bit窗口值左移shift.cnt位，以獲得實際的通告窗口大小。
④shift.cnt取值範圍爲0~14，即最大TCP序號限定爲2^16 * 2^ 14 = 2^30 < 2^31。該限制用於防止字節序列號溢出。
SACK選擇確認選項
1.前言
TCP通信時，如果發送序列中間某個數據包丟失，TCP會通過重傳最後確認的包開始的後續包，這樣原先已經正確傳輸的包也可能重複發送，急劇降低了TCP性能。爲改善這種情況，發展出SACK(Selective Acknowledgment, 選擇性確認)技術，使TCP只重新發送丟失的包，不用發送後續所有的包，而且提供相應機制使接收方能告訴發送方哪些數據丟失，哪些數據重發了，哪些數 據已經提前收到等。
2.選項格式
SACK信息是通過TCP頭的選項部分提供的，信息分兩種，一種標識是否支持SACK，是在TCP握手時發送；另一種是具體的SACK信息。
SACK允許選項
+---------+--------------+
| Kind=4 | Length=2 |
+---------+-------------+
該選項只允許在有SYN標誌的TCP包中，也即TCP握手的前兩個包中，分別表示各自是否支持SACK。
SACK選項
選項長度: 可變，但整個TCP選項長度不超過40字節，實際最多不超過4組邊界值。
+--------+--------+
| Kind=5 | Length |
+--------+--------+--------+-----------------+
| Left Edge of 1st Block |
+--------+--------+--------+-----------------+
| Right Edge of 1st Block |
+--------+--------+--------+-----------------+
| |
/ 。。。 . . . 。。。。。 /
| |
+--------+--------+--------+-----------------+
| Left Edge of nth Block |
+--------+--------+--------+----------------+
| Right Edge of nth Block |
+--------+--------+--------+----------------+
該選項參數告訴對方已經接收到並緩存的不連續的數據塊，注意都是已經接收的，發送方可根據此信息檢查究竟是哪個塊丟失，從而發送相應的數據塊。
* Left Edge of Block
不連續塊的第一個數據的序列號。
* Right Edge of Block
不連續塊的最後一個數據的序列號之後的序列號。表示(Left Edge - 1)和(Right Edge)處序列號的數據沒能接收到。
3.工作過程
SACK的產生
SACK通常都是由TCP接收方產生的，在TCP握手時如果接收到對方的SACK允許選項同時自己也支持SACK的話，在接收異常時就可以發送SACK包通知發送方。
對中間有丟包或延遲時的SACK
如果TCP接收方接收到非期待序列號的數據塊時，如果該塊的序列號小於期待的序列號，說明是網絡複製或重發的包，可以丟棄；如果收到的數據塊序列號大於期待的序列號，說明中間包被丟棄或延遲，此時可以發送SACK通知發送方出現了網絡丟包。
爲反映接收方的接收緩存和網絡傳輸情況，SACK中的第一個塊必須描述是那個數據塊激發此SACK選項的，接收方應該儘可能地在SACK選項部分中填寫儘可能多的塊信息，即使空間有限不能全部寫完，SACK選項中要報告最近接收的不連續數據塊，讓發送方能瞭解當前網絡傳輸情況的最新信息。
對重發包的SACK(D-SACK)
RFC2883中對SACK進行了擴展，在SACK中描述的是收到的數據段，這些數據段可以是正常的，也可能是重複發送的，SACK字段具有描述重複發送的數據段的能力，在第一塊SACK數據中描述重複接收的不連續數據塊的序列號參數，其他SACK數據則描述其他正常接收到的不連續數據，因此第一塊SACK描述的序列號會比後面的SACK描述的序列號大；而在接收到不完整的數據段的情況下，SACK範圍甚至可能小於當前的ACK值。通過這種方法，發送方可以更仔細判斷出當前網絡的傳輸情況，可以發現數據段被網絡複製、錯誤重傳、ACK丟失引起的重傳、重傳超時等異常的網絡狀況。
發送方對SACK的響應
TCP發送方都應該維護一個未確認的重發送數據隊列，數據未被確認前是不能釋放的，這個從重發送隊列中的每個數據塊都有一個標誌位“SACKed”標識是否該塊被SACK過，對於已經被SACK過的塊，在重新發送數據時將被跳過。發送方接收到接收方SACK信息後，根據SACK中數據標誌重發送隊列中相應的數據塊的“SACKed”標誌，但如果接收不到接收方數據，超時後，所有重發送隊列中數據塊的SACKed位都要清除，因爲可能接收方已經出現了異常。
4.應用舉例
發送方發送的數據 接收方接收的數據(包括SACK) 接收方發送的ACK
SACK累加接收的數據
5000-5499 (該包丟失)
5500-5999 5500-5999 5000, SACK=5500-6000
6000-6499 6000-6499 5000, SACK=5500-6500
6500-6999 6500-6999 5000, SACK=5500-7000
7000-7499 7000-7499 5000, SACK=5500-7500
數據包丟失，ACK丟失
3000-3499 3000-3499 3500 (ACK包丟失)
3500-3999 3500-3999 4000 (ACK包丟失)
4000-4499 (該包丟失)
4500-4999 4500-4999 4000, SACK=4500-5000 (ACK包丟失)
3000-3499 3000-3499 4000, SACK=3000-3500, 4500-5000
---------此爲D-SACK
數據段丟失和延遲
500-999 500-999 1000
1000-1499 (延遲)
1500-1999 (該包丟失)
2000-2499 2000-2499 1000, SACK=2000-2500
1000-2000 1000-1499 1500, SACK=2000-2500
1000-2000 2500, SACK=1000-1500
---------此爲D-SACK
數據段丟失且延遲
500-999 500-999 1000
1000-1499 (延遲)
1500-1999 (該包丟失)
2000-2499 (延遲)
2500-2999 (該包丟失)
3000-3499 3000-3499 1000, SACK=3000-3500
1000-2499 1000-1499 1500, SACK=3000-3500
2000-2499 1500, SACK=2000-2500, 3000-3500
1000-2499 2500, SACK=1000-1500, 3000-3500
---------此爲部分D-SACK
MSS: Maxitum Segment Size 最大分段大小
1.前言
最大報文段長度（M S S）表示T C P傳往另一端的最大塊數據的長度。當建立一個連接時，每一方都有用於通告它期望接收的 M S S選項（M S S選項只能出現在S Y N報文段中）。通過MSS，應用數據被分割成TCP認爲最適合發送的數據塊，由TCP傳遞給IP的信息單位稱爲報文段或段(segment)。
我們不難聯想到，跟最大報文段長度最爲相關的一個參數是網絡設備接口的MTU，以太網的MTU是1500，基本IP首部長度爲20，TCP首部是20，所以MSS的值可達1460(MSS不包括協議首部，只包含應用數據)。
2.選項格式
+---------+-----------+-------------+--------+
| Kind=2 |Length=4 | Mss值 |
+---------+-----------+-------------+--------+
3.工作過程
從上面我們可以看到，MSS是可以通過SYN段進行協商的(MSS選項只能出現在SYN報文段中)，但它並不是任何條件下都可以協商的，如果一方不接受來自另一方的MSS值（不帶MMS選項即代表不接受），則MSS就定爲默認值536字節。
這裏有必要介紹路徑M T U的概念。路徑M T U當前在兩個主機之間的路徑上任何網絡上的最小M T U。路徑M T U的發現可以通過在I P首部中設置“不要分片（ D F）”比特，來發現當前路徑上的路由器是否需要對正在發送的 I P數據報進行分片。如果一個待轉發的 I P數據報被設置D F比特，而其長度又超過了 M T U，那麼路由器將返回 I C M P不可達的差錯。
TCP的路徑MTU發現按如下方式進行：
①在連接建立時，TCP使用輸出接口或對端聲明的MSS中的最小MTU作爲起始的報文段大小。路徑 MTU發現不允許TCP超過對端聲明的MSS。如果對端沒有指定一個MSS，則默認爲536。
②一旦選定了起始的報文段大小，在該連接上的所有被 T C P發送的I P數據報都將被設置DF比特。如果某個中間路由器需要對一個設置了 D F標誌的數據報進行分片，它就丟棄這個數據報，併產生一個ICMP的“不能分片”差錯。
③如果收到這個ICMP差錯，TCP就減少段大小並進行重傳。如果路由器產生的是一個較新的該類ICMP差錯，則報文段大小被設置爲下一跳的 MTU減去IP和TCP的首部長度。如果是一個較舊的該類ICMP差錯，則必須嘗試下一個可能的最小 MTU。當由這個ICMP差錯引起的重傳發生時，擁塞窗口不需要變化，但要啓動慢啓動。
④由於路由可以動態變化，因此在最後一次減少路徑 M T U的一段時間以後，可以嘗試使用一個較大的值。
Timestamp時間戳選項
1.前言
時間戳選項使發送方在每個報文段中放置一個時間戳值。接收方在確認中返回這個數值，從而允許發送方爲每一個收到的 A C K計算RT T（我們必須說“每一個收到的 A C K”而不是“每一個報文段”，是因爲T C P通常用一個A C K來確認多個報文段）。我們提到過目前許多實現爲每一個窗口只計算一個 RT T，對於包含8個報文段的窗口而言這是正確的。然而，較大的窗口大小則需要進行更好的RT T計算。
2.選項格式
+---+-------+--------+-------+-------+-------+--------+------+--------+
| Kind=8 | Length=10 | 時間戳 | 時間戳回顯應答 |
+-----------------------------------+---------------------------------+
3.工作過程
時間戳是一個單調遞增的值。由於接收方只需要回顯收到的內容，因此不需要關注時間戳單元是什麼。這個選項不需要在兩個主機之間進行任何形式的時鐘同步。 RFC 1323推薦在1毫秒和1秒之間將時間戳的值加1。
在連接建立階段，對這個選項的規定與前一節講的窗口擴大選項類似。主動發起連接的一方在它的S Y N中指定選項。只有在它從另一方的 S Y N中收到了這個選項之後，該選項纔會在以後的報文段中進行設置。
我們已經看到接收方 T C P不需要對每個包含數據的報文段進行確認，許多實現每兩個報
文段發送一個A C K。如果接收方發送一個確認了兩個報文段的 A C K，那麼哪一個收到的時間 戳應當放入回顯應答字段中來發回去呢？
爲了減少任一端所維持的狀態數量，對於每個連接只保持一個時間戳的數值。選擇何時更新這個數值的算法非常簡單：
1) TCP跟蹤下一個A C K中將要發送的時間戳的值（一個名爲 t s re c e n t的變量）以及最後發送的A C K中的確認序號（一個名爲l a s t a c k的變量）。這個序號就是接收方期望的序號。
2) 當一個包含有字節號l a s t a c k的報文段到達時，則該報文段中的時間戳被保存在 t s re c e n t中。
3) 無論何時發送一個時間戳選項， t s re c e n t就作爲時間戳回顯應答字段被髮送，而序號字段被保存在l a s t a c k中。
Linux下相關的TCP參數配置
1. /proc/sys/net/core/rmem_max — 最大的TCP數據接收緩衝
2. /proc/sys/net/core/wmem_max — 最大的TCP數據發送緩衝
3. /proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps — 時間戳在(請參考RFC 1323)TCP的包頭增加12個字節
4. /proc/sys/net/ipv4/tcp_sack — 有選擇的應答
5. /proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling — 支持更大的TCP窗口.
6. /proc/sys/net/core/rmem_default — 默認的接收窗口大小
7. /proc/sys/net/core/rmem_max — 接收窗口的最大大小
8. /proc/sys/net/core/wmem_default — 默認的發送窗口大小
9. /proc/sys/net/core/wmem_max — 發送窗口的最大大小
轉自：http://hi.baidu.com/clusterlee/blog/item/34870719dc53620e34fa4142.html