虛假的重傳超時將導致TCP性能的降低，因爲這將發送不必要的重傳報文。Forward-RTO是一種用於檢測虛假重傳超時的一種算法，F-RTO僅針對發送端，其不需要任何TCP選項的支持。在超時重傳第一個未確認的報文之後，TCP發送端的F-RTO檢測回來的ACK報文，來確定此次超時是否是虛假的。進而，決定是否發送新的報文，或是重傳未確認報文。
不同於通常的RTO處理，如果接收到的第一個ACK確認了新數據（還無法區分對端接收了原始數據還是重傳數據），F-RTO將嘗試發送之前未發送的數據。之後，在接收到超時後第二個ACK報文時，如果此ACK報文再次確認了之前的未重傳報文，表明超時爲由於鏈路延時增大引起，不是真實的超時發生。但是，如果在超時之後，接收到兩個重複ACK（未確認數據），將不能夠認定超時的虛假性，使用傳統的RTO恢復算法。
以上是針對傳統的ACK確認流程的F-RTO，對於支持SACK選項的F-RTO，當接收到重複ACK報文時，也可進行虛假重傳的判斷。對於超時之後的第一個ACK報文，如果其不是對重傳報文的確認，而是一個重複ACK報文，記錄其中的SACK信息，繼續等待之後的ACK報文，如果接下來收到ACK報文確認了超時之前的報文，發送之前未發送過的報文（與非SACK-FRTO相同）。當再次接收到ACK報文時，無論是ACK還是SACK，如果其確認了超時之前未重傳的報文，則判定超時是不必要的，與非SACK-FRTO不同，此時如果接收到重複ACK報文，但是其中的SACK如果確認了超時之前的未確認報文，也判定超時是不必要的。最後，如果在接收到的SACK塊序號之間存在不連續情形，依據SACK恢復算法進行重傳。
對於F-RTO，在接收到ACK報文時，如果其確認了超時之前的所有報文，將無法判斷超時的必要性。例如，在快速重傳（3dupACK）時，如果重傳報文丟失，隨後RTO處理中將再次重傳此報文，但是丟失報文之後的報文已經在超時之前由接收端正確接收（觸發了dupACK），在超時之後的ACK將確認所有報文，但是超時處理時必要的。但是，超時之後的ACK需要完整的確認重傳的報文，否則，錯誤的接收端可通過確認部分報文，導致發送端判定超時不必要。
F-RTO初始化
如下內核函數tcp_sk_init，將sysctl_tcp_frto的值初始化爲2，即默認情況下F-RTO處於開啓狀態。
static int __net_init tcp_sk_init(struct net *net)
{
net->ipv4.sysctl_tcp_frto = 2;
開啓F-RTO
在超時重傳函數tcp_retransmit_timer中，調用以下tcp_enter_loss函數，設置擁塞狀態TCP_CA_Loss及相關變量，之後，重新發送重傳隊列頭部的報文。
void tcp_retransmit_timer(struct sock *sk)
{
tcp_enter_loss(sk);
if (tcp_retransmit_skb(sk, tcp_rtx_queue_head(sk), 1) > 0) {
如下tcp_enter_loss函數，如果之前的擁塞狀態小於TCP_CA_Recovery，未處在擁塞恢復階段，或者重傳超時發生了嵌套。並且此時不是路徑MTU探測，置位套接口的frto，開啓F-RTO，將當前的SND.NXT值記錄到high_seq中。
void tcp_enter_loss(struct sock *sk)
{
const struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
bool new_recovery = icsk->icsk_ca_state < TCP_CA_Recovery;
...
tcp_set_ca_state(sk, TCP_CA_Loss);
tp->high_seq = tp->snd_nxt;
tcp_ecn_queue_cwr(tp);
/* F-RTO RFC5682 sec 3.1 step 1: retransmit SND.UNA if no previous
* loss recovery is underway except recurring timeout(s) on
* the same SND.UNA (sec 3.2). Disable F-RTO on path MTU probing
*/
tp->frto = net->ipv4.sysctl_tcp_frto &&
(new_recovery || icsk->icsk_retransmits) &&
!inet_csk(sk)->icsk_mtup.probe_size;
F-RTO處理
上節在重傳之後，等待接收ACK報文，處理入口函數tcp_ack。子函數tcp_fastretrans_alert將調用tcp_process_loss處理擁塞狀態TCP_CA_Loss的情形。
static void tcp_fastretrans_alert(struct sock *sk, const u32 prior_snd_una,
int num_dupack, int *ack_flag, int *rexmit)
{
switch (icsk->icsk_ca_state) {
case TCP_CA_Loss:
tcp_process_loss(sk, flag, num_dupack, rexmit);
tcp_identify_packet_loss(sk, ack_flag);
if (!(icsk->icsk_ca_state == TCP_CA_Open || (*ack_flag & FLAG_LOST_RETRANS)))
return;
/* Change state if cwnd is undone or retransmits are lost */
/* fall through */
以下TCP_CA_Loss擁塞狀態處理函數tcp_process_loss，首先，如果ACK將SND.UNA進行了向後移動，對端確認接收了新數據，在函數tcp_try_undo_loss中，將根據Eifel檢測算法判斷此ACK是由原始報文還是重傳報文所觸發，如果由原始報文觸發，嘗試退出TCP_CA_Loss狀態，結束處理。
隨後是F-RTO的處理，判斷ACK/SACK是否確認了並沒有重傳過的數據(序號位於high_seq之前，即開啓F-RTO之前的發送數據)，結果爲真的話，表明超時重傳時間之前發送的數據得到了確認，判定進行了不必要的超時重傳，退出TCP_CA_Loss擁塞狀態，函數tcp_try_undo_loss的第二個參數爲true，即其不再進行判斷，直接退出TCP_CA_Loss狀態。
關於標誌FLAG_ORIG_SACK_ACKED將在最後進行介紹。
static void tcp_process_loss(struct sock *sk, int flag, int num_dupack, int *rexmit)
{
struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
bool recovered = !before(tp->snd_una, tp->high_seq);
if ((flag & FLAG_SND_UNA_ADVANCED) && tcp_try_undo_loss(sk, false))
return;
if (tp->frto) { /* F-RTO RFC5682 sec 3.1 (sack enhanced version). */
/* Step 3.b. A timeout is spurious if not all data are
* lost, i.e., never-retransmitted data are (s)acked.
*/
if ((flag & FLAG_ORIG_SACK_ACKED) && tcp_try_undo_loss(sk, true))
return;
之後，首先看一下elseif判斷部分，如果ACK將SND.UNA的值向後移動，但是SND.UNA還位於high_seq（超時開始時記錄的SND.NXT值）之前，即確認了部分數據，更新high_seq記錄，如果發送隊列還有數據（未曾發送過），並且發送窗口允許，發送新數據（按照Slow-Start的定義，在收到ACK之後，增加CWND爲2，此時可最多發送2個報文）。否則，清零frto，執行傳統的超時重傳。
回過頭看一下if判斷部分，根據RFC5682，在以上新報文的發送後，接收到的ACK報文的處理中，再次進入此函數，由於發送了新報文，SND.NXT已經大於high_seq，如果此時的ACK爲重複ACK，或者SACK未確認新數據，判定丟包確實發生，關閉frto。
if (after(tp->snd_nxt, tp->high_seq)) {
if (flag & FLAG_DATA_SACKED || num_dupack)
tp->frto = 0; /* Step 3.a. loss was real */
} else if (flag & FLAG_SND_UNA_ADVANCED && !recovered) {
tp->high_seq = tp->snd_nxt;
/* Step 2.b. Try send new data (but deferred until cwnd
* is updated in tcp_ack()). Otherwise fall back to
* the conventional recovery.
*/
if (!tcp_write_queue_empty(sk) && after(tcp_wnd_end(tp), tp->snd_nxt)) {
*rexmit = REXMIT_NEW;
return;
}
tp->frto = 0;
}
}
如果ACK報文確認了超時重傳發生時的所有報文，即SND.UNA>high_seq，表明已經由TCP_CA_Loss狀態恢復，清除擁塞狀態。
if (recovered) {
/* F-RTO RFC5682 sec 3.1 step 2.a and 1st part of step 3.a */
tcp_try_undo_recovery(sk);
return;
}
在以上函數tcp_process_loss中，如果F-RTO需要發送新報文才能判斷超時重傳的虛假性，在tcp_ack報文中，由函數tcp_xmit_recovery執行發送操作。
static int tcp_ack(struct sock *sk, const struct sk_buff *skb, int flag)
{
...
if (tcp_ack_is_dubious(sk, flag)) {
...
tcp_fastretrans_alert(sk, prior_snd_una, num_dupack, &flag, &rexmit);
}
tcp_xmit_recovery(sk, rexmit);
return 1;
如果重傳變量rexmit設置爲REXMIT_NEW（2），發送新報文，並且關閉nagle。如果發出了新報文，SND.NXT的值必定大於high_seq，否則，未發送報文，關閉frto,進行通常的RTO報文重傳。
static void tcp_xmit_recovery(struct sock *sk, int rexmit)
{
struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
if (unlikely(rexmit == 2)) {
__tcp_push_pending_frames(sk, tcp_current_mss(sk), TCP_NAGLE_OFF);
if (after(tp->snd_nxt, tp->high_seq))
return;
tp->frto = 0;
}
tcp_xmit_retransmit_queue(sk);
後記
關於FLAG_ORIG_SACK_ACKED標誌，內核中有兩處置位。其一在tcp_clean_rtx_queue函數中，如果報文沒有經過重傳，也沒有被SACK確認，並且其結束序號在high_seq之前，當接收到對此報文的確認時，設置FLAG_ORIG_SACK_ACKED標誌，表明在重傳超時之前發送的報文（未經過重傳），在重傳超時之後，由ACK確認。
static int tcp_clean_rtx_queue(struct sock *sk, u32 prior_fack, u32 prior_snd_una, struct tcp_sacktag_state *sack)
{
for (skb = skb_rb_first(&sk->tcp_rtx_queue); skb; skb = next) {
...
if (unlikely(sacked & TCPCB_RETRANS)) {
...
} else if (!(sacked & TCPCB_SACKED_ACKED)) {
...
if (!after(scb->end_seq, tp->high_seq))
flag |= FLAG_ORIG_SACK_ACKED;
}
另外一處是SACK塊處理函數tcp_sacktag_one中，如果報文未經過SACK確認，並且也沒有重傳過，其結束序號位於high_seq之前（超時之前已發送），設置標誌FLAG_ORIG_SACK_ACKED，表示在超時重傳之後，其由當前SACK確認。
static u8 tcp_sacktag_one(struct sock *sk, struct tcp_sacktag_state *state, u8 sacked,
u32 start_seq, u32 end_seq, int dup_sack, int pcount, u64 xmit_time)
{
if (!(sacked & TCPCB_SACKED_ACKED)) {
if (sacked & TCPCB_SACKED_RETRANS) {
...
} else {
if (!(sacked & TCPCB_RETRANS)) {
/* New sack for not retransmitted frame, which was in hole. It is reordering.
*/
if (before(start_seq, tcp_highest_sack_seq(tp)) && before(start_seq, state->reord))
state->reord = start_seq;
if (!after(end_seq, tp->high_seq))
state->flag |= FLAG_ORIG_SACK_ACKED;
內核版本 5.0