一、綜述

1、確認和重傳：接收方收到報文就會確認，發送方發送一段時間後沒有收到確認就重傳。

2、數據校驗

3、數據合理分片和排序：

　　UDP：IP數據報大於1500字節,大於MTU.這個時候發送方IP層就需要分片(fragmentation).把數據報分成若幹片,使每一片都小於MTU.而接收方IP層則需要進行數據報的重組.這樣就會多做許多事情,而更嚴重的是,由於UDP的特性,當某一片數據傳送中丟失時,接收方便無法重組數據報.將導致丟棄整個UDP數據報.

　　tcp會按MTU合理分片，接收方會緩存未按序到達的數據，重新排序後再交給應用層。

4、流量控制：當接收方來不及處理發送方的數據，能提示發送方降低發送的速率，防止包丟失。

5、擁塞控制：當網絡擁塞時，減少數據的發送。

二、滑動窗口

　　上面籠統地說了tcp保證可靠傳輸的機制，下面說說如何用滑動窗口來實現。

為什麽要使用滑動窗口

因為發送端希望在收到確認前，繼續發送其它報文段。比如說在收到0號報文的確認前還發出了1-3號的報文，這樣提高了信道的利用率。但可以想想，0-4發出去後可能要重傳，所以需要一個緩沖區維護這些報文，所以就有了窗口。

　　RTT：往返時間。

窗口是什麽

接收窗口：

　　“接收窗口”大小取決於應用（比如說tomcat：8080端口的監聽進程）、系統、硬件的限制。圖中，接收窗口是31~50，大小為20。

　　在接收窗口中，黑色的表示已收到的數據，白色的表示未收到的數據。

　　當收到窗口左邊的數據，如27，則丟棄，因為這部分已經交付給主機；

　　當收到窗口左邊的數據，如52，則丟棄，因為還沒輪到它；

　　當收到已收到的窗口中的數據，如32，丟棄；

　　當收到未收到的窗口中的數據，如35，緩存在窗口中。

發送窗口：

　　發送窗口的大小swnd=min（rwnd，cwnd）。rwnd是接收窗口，cwnd用於擁塞控制，暫時可以理解為swnd= rwnd =20。

　　圖中分為四個區段，其中P1到P3是發送窗口。

　　tips：發送窗口以字節為單位。為了方便畫圖，圖中展示得像以報文為單位一樣。但這不影響理解。

三、重傳和確認

什麽時候發確認：這是一個復雜的策略。我們這裏先簡單地認為每收到一個報文就發一個確認。

怎麽確認（累計確認）：

　　情況1：發送ack=31（為什麽這個也要發，這個確認可以用於後面的擁塞控制）

　　情況2：發送ack=34，並把接收窗口左邊緣設置成34，右邊緣設置成53

　　累計確認的好處：情況1中ack=31比描述收到32和33簡單；壞處：可能要重傳已經接收的數據。

發送方收到確認時怎麽處理：

　　情況1：收到ack=31，什麽都不做，或者說繼續發送可用窗口中的內容，如42~50

　　情況2：收到ack=34，發送窗口窗口的左邊緣設置成34，右邊緣設置成53

什麽時候重傳：因為每個報文都有超時計數器，超時才重傳。超時重傳時間的選擇也是一個策略。

tcp緩存和窗口的關系：窗口是緩存的一部分。

發送緩存=發送窗口+ P3右邊的一部分

接收緩存=接收窗口+部分已確認但主機還沒處理完的數據。

四、流量控制

一圖流，簡單來說就是接收方處理不過來的時候，就把窗口縮小，並把窗口值告訴發送端。

當窗口值為0，而接受方把窗口值恢復（比如ACK=1，ack=601，rwnd=200），但確認丟失，進入相互等待的死鎖局面。所以如果窗口值為0，發送端就會開啟一個持續計數器，每個一段時間詢問一下接收方。

五、擁塞控制

swnd=min（rwnd，cwnd），cwnd就是擁塞窗口大小。

慢開始和擁塞避免

ssthresh：處理擁塞時參照的一個參數。例子中初始值為16，後來變為12。

當cwnd> ssthresh，cwnd以慢開始的方法指數增長；

當cwnd< ssthresh，cwnd以擁塞避免的方法線性增長。

值得註意的幾個點

1上圖是cwnd隨傳輸輪次的變化，每過一個RTT就算一輪。

2超時就可以認為是擁塞了

快重傳和快恢復：上一個算法的加強版

快重傳：收到3個同樣的確認就立刻重傳，不等到超時；

快恢復：cwnd不是從1重新開始。