一、TCP概述
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点对点：一个发送方，一个接收方。
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可靠的、按序的字节流
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流水线机制：TCP拥塞控制和流量控制设置窗口尺寸。
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发送方/接收方缓存
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全双工（full-duplex）：同一连接中能够传输双向数据流。
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面向连接
- 通信双方在发送数据之前必须建立连接；
- 连接状态只在连接的两端中维护，在沿途节点中并不维护状态；
- TCP连接包括：两台主机上的缓存、连接状态变量、socket等。
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流量控制机制
二、TCP：序列号和ACK
序列号
- 序列号指的是segment中第一个字节的编号，而不是segment的编号
- 建立TCP连接时，双方随机选择序列号
ACKs
- 希望接收到的下一个字节的序列号
- 累计确认：该序列号之前的所有字节均已被正确接收到
问题：接收方如何处理乱序到达的segment？
- TCP规范中没有规定，由TCP的实现者做出决策
三、TCP可靠数据传输概述
- 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
- TCP使用单一重传定时器
- 触发重传的事件
- 超时
- 收到重复ACK
- 渐进式
- 暂不考虑重复ACK
- 暂不考虑流量控制
- 暂不考虑拥塞控制
四、TCP RTT和超时
如何设置定时器的超时时间？
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大于RTT，但RTT是变化的
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过短：不必要的重传
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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的时间，忽略重传
- SampleRTT变化：测量多个SampleRTT，求平均值，形成RTT的估计值EstimatedRTT
定时器超时时间的设置
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EstimatedRTT+“安全边界”
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EstimatedRTT变化大→较大的边界
测量RTT的变化值：SampleRTT与EstimatedRTT的差值
- DevRTT=（1-β）×DevRTT + β×|SampleRTT-EstimatedRTT|（typically，β=0.25）
定时器超时时间的设置
TimeoutInterval=EstimatedRTT+4×DevRTT
五、TCP发送方事件
- 从应用层收到数据
- 创建Segment
- 序列号是Segment第一个字节的编号
- 开启计时器
- 设置超时时间：TimeOutInterval
- 超时
- 重传引起超时的segment
- 重启定时器
- 收到ACK
- 如果确认此前未确认的segment
- 更新SendBase
- 如果窗口中还有未被确认的分组，重新启动定时器
六、快速重传机制
- 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
- 重发丢失的分组之前要等待很长时间
- 通过重复ACK检测分组丢失
- Sender会背靠背地发送多个分组
- 如果某个分组丢失，可能会引发多个重复的ACK
- 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
- 快速重传：在定时器超时之前即进行重传
七、TCP流量控制
- 思想：接收方为TCP连接分配buffer
- 上层应用可能处理buffer中数据的速度较慢
- 控制发送方不会传输的太多、太快以至于淹没接收方（buffer溢出）
- 本质：速度匹配机制
八、TCP连接管理
- TCP sender和receiver在传输数据前需要建立连接
- 初始化TCP变量
- seq.#
- Buffer和流量控制信息
- Client：连接发起者
- Server：等待客户连接请求
- 建立：三次握手