TCP超時與重傳機制
TCP協議是一種面向連接的可靠的傳輸層協議，它保證了數據的可靠傳輸，對於一些出錯，超時丟包等問題TCP設計的超時與重傳機制。其基本原理：在發送一個數據之後，就開啓一個定時器，若是在這個時間內沒有收到發送數據的ACK確認報文，則對該報文進行重傳，在達到一定次數還沒有成功時放棄併發送一個復位信號。
這裏比較重要的是重傳超時時間，怎樣設置這個定時器的時間（RTO），從而保證對網絡資源最小的浪費。因爲若RTO太小，可能有些報文只是遇到擁堵或網絡不好延遲較大而已，這樣就會造成不必要的重傳。太大的話，使發送端需要等待過長的時間才能發現數據丟失，影響網絡傳輸效率。
由於不同的網絡情況不一樣，不可能設置一樣的RTO，實際中RTO是根據網絡中的RTT（傳輸往返時間）來自適應調整的。具體關係參考相關算法。
通過圖來了解重傳機制：
從圖可以知道，發送方連續發送3個數據包，其中第二個丟失，沒有被接收到，因此不會返回對應的ACK，沒發送一個數據包，就啓動一個定時器，當第二個包的定時器溢出了還沒有收到ack，這時就進行重傳。
TCP慢啓動
慢啓動是TCP的一個擁塞控制機制，慢啓動算法的基本思想是當TCP開始在一個網絡中傳輸數據或發現數據丟失並開始重發時，首先慢慢的對網路實際容量進行試探，避免由於發送了過量的數據而導致阻塞。
慢啓動爲發送方的TCP增加了另一個窗口：擁塞窗口(congestion window)，記爲cwnd。當與另一個網絡的主機建立TCP連接時，擁塞窗口被初始化爲 1個報文段（即另一端通告的報文段大小）。每收到一個ACK，擁塞窗口就增加一個報文段（cwnd以字節爲單位，但是慢啓動以報文段大小爲單位進行增加）。發送方取擁塞窗口與通告窗口中的最小值作爲發送上限。擁塞窗口是發送方使用的流量控制，而通告窗口則是接收方使用的流量控制。發送方開始時發送一個報文段，然後等待 ACK。當收到該ACK時，擁塞窗口從1增加爲2，即可以發送兩個報文段。當收到這兩個報文段的 A C K時，擁塞窗口就增加爲4。這是一種指數增加的關係。
擁塞避免算法
網絡中擁塞的發生會導致數據分組丟失，需要儘量避免。在實際中，擁塞算法與慢啓動通常在一起實現，其基本過程：
1. 對一個給定的連接，初始化cwnd爲1個報文段，ssthresh爲65535個字節。
2. TCP輸出例程的輸出不能超過cwnd和接收方通告窗口的大小。擁塞避免是發送方使用 的流量控制，而通告窗口則是接收方進行的流量控制。前者是發送方感受到的網絡擁塞的估 計，而後者則與接收方在該連接上的可用緩存大小有關。
3. 當擁塞發生時（超時或收到重複確認），ssthresh被設置爲當前窗口大小的一半（cwnd 和接收方通告窗口大小的最小值，但最少爲2個報文段）。此外，如果是超時引起了擁塞，則 cwnd被設置爲1個報文段（這就是慢啓動）。
4. 當新的數據被對方確認時，就增加cwnd，但增加的方法依賴於是否正在進行慢啓動或擁塞避免。如果cwnd小於或等於ssthresh，則正 在進行慢啓動，否則正在進行擁塞避免。慢啓動一直持續到回到當擁塞發生時所處位置的半時候才停止（因爲記錄了在步驟2 中製造麻煩的窗口大小的一半），然後轉爲執行擁塞避免。
慢啓動算法初始設置cwnd爲1個報文段，此後每收到一個確認就加 1。那樣，這會使窗口按指數方式增長：發送 1個報文段，然後是2個，接着是4個……。
在該圖中，假定當cwnd爲32個報文段時就會發生擁塞。於是設置 ssthresh爲16個報文段，而cwnd爲1個報文段。在時刻 0發送了一個報文段，並假定在時刻 1接收到它的ACK，此時cwnd增加爲2。接着發送了2個報文段，並假定在時刻 2接收到它們的ACK，於是cwnd增加爲4（對每個ACK增加1次）。這種指數增加算法一直進行到在時刻3和4之間收到8個ACK後cwnd等於ssthresh時才停止，從該時刻起，cwnd以線性方式增加，在每個往返時間內最多增加 1個報文段。
快速重傳和快速恢復算法
這是數據丟包的情況下給出的一種修補機制。一般來說，重傳發生在超時之後，但是如果發送端接受到3個以上的重複ACK的情況下（上面的圖中第二個包丟失了，就收到了兩個相同的ack=11），就應該意識到，數據丟了，需要重新傳遞。這個機制是不需要等到重傳定時器溢出的，所以叫做快速重傳，它可以避免發送端因等待重傳計時器的超時而空閒較長時間，以此增加網絡吞吐量。而重新傳遞以後，因爲走的不是慢啓動而是擁塞避免算法，所以這又叫做快速恢復算法。算法流程如下：
1. 當收到第3個重複的ACK時，將ssthresh設置爲當前擁塞窗口cwnd的一半。重傳丟失的報文段。設置cwnd爲ssthresh加上3倍的報文段大小。
2. 每次收到另一個重複的ACK時， cwnd增加1個報文段大小併發送1個分組（如果新的cwnd允許發送）。
3. 當下一個確認新數據的ACK到達時，設置cwnd爲ssthresh（在第1步中設置的值）。這個 ACK應該是在進行重傳後的一個往返時間內對步驟1中重傳的確認。另外，這個ACK也應該是對丟失的分組和收到的第1個重複的ACK之間的所有中間報文段 的確認。
更多參考：
http://baike.baidu.com/link?url=BNBotLOFxb1ReNROQGeqFZdpoSb8MbBJoY_P1xFMK6Qt7oDCBXLynprYbTrMf2fjk4YMMuAv-NJPo2Y1YpjWz_
TCP成塊數據流
參考：TCP的成塊數據流