传输层(下)

TCP概述

• 点对点
  • 一个发送方，一个接收方
• 可靠的、按序的字节流
• 流水线机制
  • TCP拥塞控制和流量控制机制设置窗口尺寸
• 发送方/接收方缓存
• 全双工（full-duplex）
  • 同一连接中能够传输双向数据流
• 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
• 流量控制机制

TCP段结构

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

可靠数据传输

• 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

RTT和超时

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：Timeout
• 超时
  • 重传引起超时的Segment
  • 重启计时器
• 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，重启定时器

图例

快速重传机制

TCP流量控制

TCP连接管理

• 一次握手：客户端发送带有 SYN 标志的连接请求数据包给服务端
• 二次握手：服务端发送带有 SYN+ACK 标志的连接请求和应答数据包给客户端
• 三次握手：客户端发送带有 ACK 标志的应答数据包给服务端(可以携带数据了)

拥塞控制原理

拥塞（Congestion）

• 表现
  • 分组丢失（路由器缓存溢出）
  • 分组延迟过大（在路由器缓存中排队）
• 拥塞控制 vs 流量控制

方法

• 端到端拥塞控制
  • 网络层不需要显式的提供支持
  • 端系统通过观察loss、delay等网络行为判断是否发生拥塞
  • TCP采用这种方法
• 网络辅助的拥塞控制
  • 路由器向发送方显式地反馈网络拥塞信息
  • 简单的拥塞指示
  • 指示发送方应该采取何种速率
  • 案例：ATM ABR拥塞控制

TCP拥塞控制