TCP超時與重傳

對每個連線， tcp管理4個不同的定時器。

1.重傳定時器適用於當希望收到另一端的確認。

2.堅持（persist）定時器使視窗大小資訊保持不斷流動，即使另一端關閉了其接收視窗。

3.保活（keepalive）定時器可檢測到乙個空閒連線的另一端何時崩潰或重啟。

4.2msl定時器測量乙個連線處於time_wait狀態的時間。

超時重傳是tcp協議保證資料可靠性的乙個重要機制，其原理是在傳送某乙個資料以後就開啟乙個計時器，在一定時間內如果沒有得到傳送的資料報的ack報文，那麼就重新傳送資料，直到傳送成功為止。

超時時間的計算是超時的核心部分，tcp要求這個演算法能大致估計出當前的網路狀況，雖然這確實很困難。要求精確的原因有兩個：(1)定時太久會造成網路利用率不高。(2)定時太短會造成多次重傳，使得網路阻塞。所以，書中給出了一套經驗公式，和其他的保證計時器準確的措施。

計時器的使用

乙個連線中，有且僅有乙個測量定時器被使用。也就是說，如果tcp連續發出3組資料，只有一組資料會被測量。

ack資料報不會被測量，原因很簡單，沒有ack的ack回應可以供結束定時器測量。

rtt(往返時間):指傳送端傳送tcp報文段開始到接收到對方的確定所使用的時間.

rto(超時重傳時間):傳送端傳送tcp報文段後,在rto時間內沒有收到對方確定,即重傳該報文段.

擁塞避免演算法是一種處理丟失分組的方法。

該演算法假定由於分組受到損壞引起的丟失是非常少的，因此分組丟失意味著網路擁塞。

有兩種分組丟失的指示：超時和重複的ack。

擁塞避免演算法和慢啟動演算法對每個連線維持兩個變數: 擁塞視窗( cwnd ) 和慢啟動門限( ssthresh )

演算法工作過程：

(1)對乙個給定的連線，初始化cwnd為1個報文段, ssthresh為65535個位元組.

(2)tcp輸出例程的輸出不能超過cwnd和接收方通告視窗的大小.擁塞避免是傳送方使用的流量控制，而通告視窗則是接收方進行的流量控制.前者是傳送方感受到的網路擁塞的估計,後者則與接收方在該連線上的可用快取大小有關.

(3)當擁塞發生時(超時或收到重複確認),ssthresh被設定為當前視窗大小的一半(cwnd和接收方通告視窗大小的最小值,但最少為2個報文段).

【此外,如果是超時引起了擁塞,則cwnd被設定為1個報文段（這就是慢啟動).】

(4)當新的資料被對方確認時,就增加cwnd,但增加的方法依賴於我們是否正在進行慢啟動或擁塞避免.如果cwnd <= ssthresh,則正在進行慢啟動,否則正在進行擁塞避免.

慢啟動一直持續到我們回到當擁塞發生時所處位置的半時候才停止，然後轉為執行擁塞避免。

cwnd增加方式：

慢啟動初始cwnd為1,每收到乙個確定就加1.成指數增長.

擁塞避免演算法在每個rtt內增加 1/cwnd 個報文,成線性增長.

慢啟動根據收到的ack次數增加cwnd,而擁塞避免演算法在乙個rtt不管收有多少ack也只增加一次.

如果收到3個重複ack,可認為該報文段已經丟失,此時無需等待超時定時器溢位,直接重傳丟失的包,這就叫【快速重傳演算法】.而接下來執行的不是慢啟動而是擁塞避免演算法,這就叫【快速恢復演算法】.

快重傳配合使用快恢復演算法，有以下兩個要點:

①當傳送方連續收到三個重複確認時，就執行「乘法減小」演算法，把ssthresh門限減半。但是接下去並不執行慢啟動演算法。

②考慮到如果網路出現擁塞的話就不會收到好幾個重複的確認，所以傳送方現在認為網路可能沒有出現擁塞。所以此時不執行慢啟動演算法，而是將cwnd設定為ssthresh的大小，然後執行擁塞避免演算法。

(1)源站抑制的icmp將擁塞視窗cwnd置為1個報文段,並發起慢啟動,慢啟動門限ssthresh不變,視窗將開啟直至開放了所有的通路(受視窗大小和往返時間的限制)或者發生了擁塞；

(2)主機不可達或網路不可達的icmp將被忽略,繼續傳送直至超時。

（但是tcp會保留下icmp的錯誤並且通知使用者）

tcp為了提高自己的效率，允許再重新傳輸的時候，只要傳輸包含重傳資料報文的報文就可以，而不用只重傳需要傳輸的報文。

比如，第二個報文段需要重傳，它可以跟第三個報文段的資料重組成乙個較大的報文段然後傳送。