傳輸層-TCP， TCP頭部結(jié)構(gòu) ，TCP序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)詳解

TCP主要解決下面的三個(gè)問(wèn)題

1.數(shù)據(jù)的可靠傳輸。發(fā)送方如何知道發(fā)出的數(shù)據(jù)，接收方已經(jīng)收到。

現(xiàn)實(shí)生活中，我們?cè)诖螂娫挼臅r(shí)候，當(dāng)我們自己根對(duì)方說(shuō)了一句話或者一段話之后，我們都會(huì)等待對(duì)方的回應(yīng)，譬如她們會(huì)回答"哦"、"嗯"、"知道了"，這時(shí)我們就會(huì)知道對(duì)方已經(jīng)聽(tīng)到我們自己剛才說(shuō)的話，如果她們不給予回應(yīng)則會(huì)以為她們沒(méi)有在聽(tīng)我講話，也就是沒(méi)有收到我發(fā)送的消息。
TCP可靠傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)正是基于這樣的例子，對(duì)于發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)，接收方在接受到數(shù)據(jù)之后必須要給予確認(rèn)，確認(rèn)它收到了數(shù)據(jù)。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，沒(méi)有給予確認(rèn)則意味著接收方?jīng)]有接受到數(shù)據(jù)，然后發(fā)送方對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重發(fā)。
重發(fā): 當(dāng)用戶交給TCP傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很大時(shí)，如果使用簡(jiǎn)單的重發(fā)機(jī)制，即重發(fā)所有的數(shù)據(jù)，勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重占用和浪費(fèi)帶寬資源，甚至造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。因此TCP會(huì)將用戶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分組，即將數(shù)據(jù)進(jìn)行切割，分成多個(gè)數(shù)據(jù)段(data segment)，并給每個(gè)數(shù)據(jù)段編號(hào)。
TCP報(bào)文段首部中通過(guò)長(zhǎng)度為32bit的字段來(lái)表示這個(gè)TCP報(bào)文段的序號(hào)，另外通過(guò)長(zhǎng)度為32bit的字段來(lái)表示確認(rèn)報(bào)文段要確認(rèn)的報(bào)文段的序號(hào)。

2.接收方的流量控制。因?yàn)楦鞣N原因，接收方可能來(lái)不及處理發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)，而造成沒(méi)有及時(shí)回應(yīng)發(fā)送方，造成發(fā)送方不斷的重發(fā)數(shù)據(jù)，最后造成接收方的主機(jī)宕機(jī)。

現(xiàn)實(shí)生活中，我們?nèi)ヒ恍衢T(mén)的景點(diǎn)或者游樂(lè)園的某個(gè)娛樂(lè)項(xiàng)目時(shí)，都會(huì)需要進(jìn)行排隊(duì)，如果是小長(zhǎng)假，則會(huì)出現(xiàn)人山人海的場(chǎng)景，這是這些機(jī)構(gòu)就會(huì)控制每一次參觀該景點(diǎn)的人數(shù)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序也是如此，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)主機(jī)之后，TCP會(huì)將該數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的隊(duì)列(又稱為緩沖區(qū))(如果讓你自己基于UDP實(shí)現(xiàn)一個(gè)TCP模塊供自己的應(yīng)用程序使用，你也會(huì)采用這種方式)，等待監(jiān)聽(tīng)該端口的應(yīng)用程序從隊(duì)列中獲取數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序一次所能處理的數(shù)據(jù)有限，因此不可能一次性取出隊(duì)列中的所有數(shù)據(jù)，當(dāng)隊(duì)列已經(jīng)滿了，則無(wú)法再存放新的數(shù)據(jù)，只能將接受到的數(shù)據(jù)丟棄，因此TCP協(xié)議需要提供流量控制的能力，控制發(fā)送方每次發(fā)送數(shù)據(jù)的大小。

3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制。數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上傳輸，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁塞時(shí)如何進(jìn)行處理

現(xiàn)實(shí)生活中，高速公路也會(huì)堵車，在一段高速公路上，每輛車都在以很快的速度在運(yùn)行，彼此并沒(méi)有慢下來(lái)，但是為什么還是會(huì)出現(xiàn)堵車呢？通常都是因?yàn)槊慷蔚缆返某休d能力不一樣，譬如當(dāng)一段8車道公路上的汽車行駛到4車道公路上時(shí)，在這兩段道路交匯的地方就會(huì)出現(xiàn)堵車。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由無(wú)數(shù)的數(shù)據(jù)鏈路組成的，每一段鏈路的承載能力不一樣，也會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)擁堵的情況，這通常是由路由器和交換機(jī)的處理能力不同造成的。我們還需要知道，這種情況下的擁塞是不能避免的，因?yàn)槲覀儫o(wú)法要求所有鏈路的承載能力一樣，因此我們只能對(duì)擁塞進(jìn)行控制。TCP協(xié)議對(duì)擁塞控制也提出了響應(yīng)的解決方案，這也是為什么TCP叫做傳輸控制協(xié)議而不叫做可靠傳輸協(xié)議的原因吧，同時(shí)也解釋了為什么在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性能大大提供的今天，TCP還繼續(xù)發(fā)揮著其作用的原因。

TCP連接管理

我們都說(shuō)TCP是面向連接的，UDP不是面向連接的。那么什么是連接呢?為什么TCP需要面向連接呢？
連接是一個(gè)動(dòng)作?，F(xiàn)實(shí)生活中，我們想和一個(gè)通話，我們需要先撥打她的電話，等待她接聽(tīng)我們的打電話之后就可以進(jìn)行通話了，當(dāng)我們通話結(jié)束之后還需要掛斷電話。
電話的連接會(huì)接通通信雙方之間的電路，是一條真實(shí)存在的電路，在拆除這條電路之前，第三方是不能和兩者之中的任何一方建立通信電路。和電話不同，TCP連接產(chǎn)生的通道是虛擬的，任何第三方端口都可以和兩者之中的任何一個(gè)端口建立通道。我們稱建立虛擬通道的過(guò)程為連接的建立。
連接是可靠傳輸?shù)那疤?，而不是可靠傳輸?shù)谋ＷC。在QQ這些聊天軟件支持離線消息之前，人們?cè)诎l(fā)送消息之前總要確保對(duì)方在線，因?yàn)槿绻麑?duì)方不在線，消息根本就不會(huì)被對(duì)方收到，也就不存在對(duì)你發(fā)送的消息進(jìn)行回應(yīng)。TCP通過(guò)在連接這個(gè)動(dòng)作讓接收方知道發(fā)送方想要發(fā)送數(shù)據(jù)給它，如果接收方允許，則連接建立，這時(shí)雙方之間便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，接收到數(shù)據(jù)之后須確認(rèn)數(shù)據(jù)收到。如果不建立連接，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，因?yàn)閷?duì)于發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)，可能接收方的主機(jī)根本就沒(méi)有在監(jiān)聽(tīng)該端口。例如，在采用UDP的P2P實(shí)現(xiàn)中中仍然需要信令服務(wù)器，為什么需要信令服務(wù)器呢?因?yàn)閷?duì)方可能根本就沒(méi)有啟動(dòng)該P(yáng)2P程序或者其它原因無(wú)法跟你進(jìn)行通訊。簡(jiǎn)而言之，連接的作用就是讓通訊雙方知道并準(zhǔn)備好通訊。

連接的建立－三次握手

TCP的可靠傳輸是通過(guò)確認(rèn)和重傳來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此
連接的建立過(guò)程
TCP連接的建立采用的是C/S(Client/Server,客戶端/服務(wù)器)模型。由客戶端發(fā)出建立連接的請(qǐng)求。
下面我們使用'ACK=1'這種方式來(lái)表示控制位中的相應(yīng)位是否置1，'ACK=0'或者不說(shuō)明則都為0。并使用'ack=1'這種方式表示TCP數(shù)據(jù)段首部中的確認(rèn)序號(hào)，使用'seq=1'來(lái)表示TCP數(shù)據(jù)段首部中的發(fā)送序號(hào)。

Client首先向Server發(fā)出建立連接的TCP報(bào)文段(SYN=1,seq=x(表示隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值,我們假設(shè)為100))，并等待Server的確認(rèn)(確認(rèn)收到該建立連接的請(qǐng)求)

Server收到該建立連接的請(qǐng)求之后，如果同意建立連接，則發(fā)送TCP報(bào)文段(SYN=1,seq=y(也是隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)值，我們假設(shè)為21),ACK=1,ack=x+1(這里表示發(fā)送方的x號(hào)數(shù)據(jù)段已經(jīng)收到,這里為101))給Client表示確認(rèn)接收到該TCP報(bào)文，并等待Client確認(rèn)該TCP報(bào)文已經(jīng)收到

Client收到Server的確認(rèn)報(bào)文段之后，再次向Server發(fā)送TCP報(bào)文段(seq=x+1(這里為101),ACK=1,ack=y+1(這里為22))，確認(rèn)Server的確認(rèn)報(bào)文已經(jīng)收到。

我們可以看到，控制字段中的SYN是用來(lái)建立一個(gè)TCP連接的，只在前兩次"握手"中置為1，第三次"握手"置為0."我想和你談話(SYN),我愿意和你談話(SYN,ACK),那我們開(kāi)始吧(ACK)".

連接的斷開(kāi)

通過(guò)TCP三次握手建立的通信屬于全雙工通信，因此每個(gè)方向都必須單獨(dú)地進(jìn)行關(guān)閉。關(guān)閉的原則就是當(dāng)其中一方A完成數(shù)據(jù)的傳輸并且不再傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送一個(gè)控制位FIN=1的TCP數(shù)據(jù)段來(lái)告知另一方B"我的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完畢，并且不再傳輸數(shù)據(jù)"，另一方B收到數(shù)據(jù)之后依舊發(fā)送確認(rèn)TCP數(shù)據(jù)段，來(lái)表示A=>B方向的一條連接已經(jīng)斷開(kāi)，此時(shí)TCP連接處于半關(guān)閉狀態(tài)。需要注意的是，這里的不再傳輸數(shù)據(jù)是指A不再傳輸用戶數(shù)據(jù)，對(duì)于B傳輸?shù)臄?shù)據(jù),A仍然要接收并給予確認(rèn)。
當(dāng)B發(fā)送完數(shù)據(jù)之后并準(zhǔn)備斷開(kāi)連接時(shí)，發(fā)送一個(gè)控制位FIN=1,ACK=1(ack=A的FIN報(bào)文段的序號(hào))的TCP報(bào)文段，并等待A的確認(rèn)，A收到B的FIN報(bào)文段后給予確認(rèn)，至此整個(gè)TCP連接關(guān)閉。

TCP的有限狀態(tài)機(jī)

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TCP連接建立:

• 首先，服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)一個(gè)TCP端口，此時(shí)該端口處于Listen狀態(tài)。
• 一段時(shí)間后，客戶端發(fā)送一個(gè)TCP連接請(qǐng)求，客戶端的端口就出處于SYN_SENT狀態(tài)，當(dāng)服務(wù)器接收到一個(gè)客戶端的TCP連接請(qǐng)求時(shí)，即收到客戶端的SYN報(bào)文段，服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)的端口就會(huì)切換到SYN_RCVD狀態(tài),服務(wù)器向客戶端發(fā)送SYN+ACK報(bào)文段==>問(wèn)題0
• 當(dāng)客戶端收到服務(wù)器發(fā)送的SYN+ACK報(bào)文段時(shí)，客戶端的端口切換到ESTAB-LISTEN狀態(tài),客戶端同時(shí)向服務(wù)器發(fā)送SYN報(bào)文段確認(rèn) ==>問(wèn)題1
• 當(dāng)服務(wù)器收到客戶端的ACK報(bào)文段時(shí)，服務(wù)器的端口切換到ESTAB-LISTEN狀態(tài)。

問(wèn)題0:當(dāng)客戶端發(fā)送的SYN報(bào)文段，沒(méi)有得到服務(wù)器的任何響應(yīng)怎么辦獲者收到服務(wù)器的REST響應(yīng)當(dāng)客戶端發(fā)送一個(gè)SYN報(bào)文段之后就會(huì)啟動(dòng)定時(shí)器，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到服務(wù)器的任何響應(yīng)或者收到服務(wù)器的RESR響應(yīng)，則會(huì)重新發(fā)送SYN報(bào)文段。如果在幾次重發(fā)后仍然沒(méi)有得到服務(wù)器的SYN+ACK響應(yīng)就會(huì)放棄，端口切換CLOSE狀態(tài),并報(bào)告上層。

問(wèn)題1:如果當(dāng)客戶端發(fā)送給服務(wù)器的SYN報(bào)文段丟失了會(huì)怎樣?
連接仍然能正常工作。因?yàn)榭蛻舳艘呀?jīng)處于ESTABLISHED狀態(tài)，所以客戶端能夠像服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。由于每個(gè)TCP報(bào)文段中都有ACK標(biāo)識(shí)位,而在確認(rèn)序號(hào)字段中包含正確的數(shù)值。所以當(dāng)客戶端發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)服務(wù)器時(shí)，服務(wù)器的端口就會(huì)切換到ESTABLISHED狀態(tài)。這實(shí)際上是TCP的重點(diǎn)，即每個(gè)TCP報(bào)文段報(bào)告發(fā)送方希望看到的下一個(gè)序號(hào)，即使這個(gè)序號(hào)與以前的一個(gè)或多個(gè)報(bào)文段包含的序號(hào)重復(fù)。**

TCP的可靠傳輸

TCP的可靠傳輸是通過(guò)確認(rèn)和超時(shí)重傳的機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而確認(rèn)和超時(shí)重傳的具體的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)以字節(jié)為單位的滑動(dòng)窗口機(jī)制來(lái)完成。

滑動(dòng)窗口機(jī)制
雖然上層應(yīng)用和TCP的交互是一次一個(gè)數(shù)據(jù)快(大小不等)，但是TCP把上層應(yīng)用程序交付下來(lái)的數(shù)據(jù)看成僅僅是一串連續(xù)的無(wú)結(jié)構(gòu)字節(jié)流。

• 發(fā)送窗口:在未收到對(duì)方的ACK確認(rèn)的情況下，只有發(fā)送窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)才能連續(xù)地發(fā)送出去。凡事已經(jīng)發(fā)送過(guò)的數(shù)據(jù)，在未收到ACK確認(rèn)之間都必須暫時(shí)保留在發(fā)送窗口內(nèi)，以便超時(shí)重傳使用。

• 接收窗口:緩沖區(qū)，用來(lái)接收發(fā)送方的TCP數(shù)據(jù)段。

  
  

停止-等待協(xié)議

發(fā)送方和接收方都采用窗口大小為1的滑動(dòng)窗口,即發(fā)送窗口和接受窗口都為1個(gè)最大TCP數(shù)據(jù)段的大小。
停止等待協(xié)議的規(guī)則是:

• 發(fā)送方發(fā)完1個(gè)分組并收到接收方ACK確認(rèn)之后才能發(fā)送下一個(gè)分組;
• 如果接收方收到一個(gè)錯(cuò)誤的分組，則給發(fā)送方發(fā)送一個(gè)否認(rèn)分組NAK,發(fā)送方收到NAK分組后重發(fā)，并繼續(xù)等待發(fā)送方的ACK確認(rèn)
• 如果發(fā)送方在規(guī)定的時(shí)限內(nèi)(發(fā)送完一個(gè)分組，就開(kāi)啟一個(gè)定時(shí)器)沒(méi)有收到接收方的ACK確認(rèn)分組，則重新發(fā)送該分組。

后退N協(xié)議

后退N協(xié)議的思想是流水線傳輸，即可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)分組,而不必每發(fā)完一個(gè)分組就等待接收方的ACK確認(rèn)。

規(guī)則如下:

• 發(fā)送窗口的大小為n,接收窗口的大小為1
• 發(fā)送方在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)分組之后，不是停下來(lái)等待接收方的ACK確認(rèn)，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)分組。
• 接收方在收到發(fā)送方發(fā)送的分組之后發(fā)送ACK確認(rèn)分組,并移動(dòng)接收窗口。
• 如果發(fā)送方發(fā)送一共連續(xù)發(fā)送了4個(gè)分組，中間的第2個(gè)分組丟失，則接收方要求發(fā)送方重傳后面的3個(gè)分組(第2個(gè)、第3個(gè)、第4個(gè)分組)。(因?yàn)榈?個(gè)和第4個(gè)分組不接序)這也說(shuō)明了該協(xié)議為什么叫做后退N協(xié)議。

描述:

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雖然在收到了有差錯(cuò)的2號(hào)分組之后，收到了正確的3號(hào)分組和4號(hào)分組，但是由于接收端只按順序接收數(shù)據(jù)分組，造成3號(hào)和4號(hào)分組不能和1號(hào)分組接序而被丟棄，等到A的定時(shí)器超時(shí)重發(fā)。

選擇重傳

選擇重傳協(xié)議是對(duì)后退N協(xié)議的一種優(yōu)化，其只是選擇性重發(fā)那些確實(shí)丟失的分組。

規(guī)則:

• 發(fā)送窗口的大小為m,接收窗口的大小為n
• 接收方先接收序號(hào)不連續(xù)的分組，并發(fā)送ACK確認(rèn)，然后等待發(fā)送方重發(fā)丟失的分組(發(fā)送方每收到一個(gè)ACK確認(rèn)就會(huì)關(guān)閉相應(yīng)的定時(shí)器，最終沒(méi)有收到ACK確認(rèn)的分組的定時(shí)器超時(shí)，發(fā)送方會(huì)再次重發(fā))
• 收到重發(fā)的分組后給予ACK確認(rèn)，再對(duì)全部分組進(jìn)行排序，最后交給上層應(yīng)用。

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通知窗口

TCP采用通知窗口實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)送端的流量控制，通知窗口大小的單位是字節(jié)。TCP通過(guò)在TCP數(shù)據(jù)段首部的窗口字段中填入當(dāng)前設(shè)定的接收窗口(即通知窗口)的大小，用來(lái)告知對(duì)方'我方當(dāng)前的接收窗口大小'，以實(shí)現(xiàn)流量控制。

通信雙方的發(fā)送窗口大小由雙方在連接建立是商定，在通信過(guò)程，雙方可以動(dòng)態(tài)地根據(jù)自己的情況調(diào)整對(duì)方的發(fā)送窗口大小。

TCP擁塞控制

在某段時(shí)間，如果對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中某些資源的需求超過(guò)了所能提供該資源的總和，網(wǎng)絡(luò)的性能就要變壞——產(chǎn)生擁塞(congestion)。即當(dāng)需要>供給時(shí)會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。如果計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中有許多資源同時(shí)產(chǎn)生擁塞，網(wǎng)絡(luò)的性能就要明顯變壞，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量將隨輸入負(fù)荷的增大而下降。

擁塞控制與流量控制的關(guān)系

擁塞控制是一個(gè)全局性的控制，涉及到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中所有的主機(jī)、路由器以及降低網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的相關(guān)因素。而流量控制只涉及到通信雙方之間的收發(fā)平衡。

TCP在控制數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，既要考慮接收端的接收能力，又要避免網(wǎng)絡(luò)擁塞，因而發(fā)送方的發(fā)送窗口大小為通知窗口和擁塞窗口的最小值。

傳輸輪次
在TCP的擁塞避免中，我們規(guī)定:每發(fā)送擁塞窗口值個(gè)數(shù)的TCP數(shù)據(jù)段(有效數(shù)據(jù)承載)，并且全部收到發(fā)送方對(duì)這些數(shù)據(jù)的ACK確認(rèn),我們就稱完成了1個(gè)傳輸輪次。
例如，擁塞窗口＝4，當(dāng)發(fā)送方發(fā)送了4個(gè)TCP報(bào)文段，并收到這4個(gè)TCP報(bào)文段的ACK確認(rèn)，我們就稱完成了一個(gè)傳輸輪次。

慢啟動(dòng)機(jī)制
慢啟動(dòng)通過(guò)逐步增大擁塞窗口的值來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)擁塞。

慢啟動(dòng)機(jī)制規(guī)定:

• 擁塞窗口的初始值為1
• 每收到一個(gè)對(duì)發(fā)出的數(shù)據(jù)段的ACK確認(rèn)，便將擁塞窗口的值增加1倍

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我們可以發(fā)現(xiàn)，每完成一次傳輸輪次，擁塞窗口的值就翻倍，即擁塞窗口隨著傳輸輪次的增加成指數(shù)增長(zhǎng)。

隨著傳輸輪次的增加，擁塞窗口的值會(huì)變得很大，因此TCP擁塞控制給慢啟動(dòng)增加一個(gè)閾值(又稱慢啟動(dòng)門(mén)限)，當(dāng)擁塞窗口>閾值時(shí)，就要進(jìn)行嘗試擁塞避免。

當(dāng) 擁塞窗口 < 閾值 時(shí)，使用慢啟動(dòng)算法
當(dāng) 擁塞窗口 > 閾值 時(shí)，使用擁塞避免算法
當(dāng) 擁塞窗口 ＝ 閾值時(shí)，既可以使用慢啟動(dòng)算法，也可時(shí)使用擁塞避免算法。

隨著網(wǎng)絡(luò)擁塞的出現(xiàn)和變化，閾值也會(huì)不斷變化。TCP擁塞控制中，閾值的初始值為16

擁塞避免
擁塞避免算法的思路是讓擁塞窗口緩慢地增大，呈線性增長(zhǎng)，即每完成一個(gè)傳輸輪次，擁塞窗口增加1。
擁塞避免是指在擁塞避免階段把擁塞窗口控制為按線性規(guī)律增長(zhǎng)，使網(wǎng)絡(luò)比較不容易出現(xiàn)擁塞，而不是完全能夠避免擁塞。

加速遞減機(jī)制
如果在使用慢啟動(dòng)機(jī)制或者擁塞避免機(jī)制中，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，出現(xiàn)了定時(shí)器超時(shí)，便執(zhí)行加速遞減機(jī)制:

• 立刻將慢啟動(dòng)門(mén)限置為當(dāng)前擁塞窗口大小的一般，然后擁塞窗口的值重置為1
• 執(zhí)行使用慢啟動(dòng)機(jī)制

快重傳和快恢復(fù)
如果發(fā)送方設(shè)置定時(shí)器超時(shí)，那么很可能是網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了擁塞，致使TCP報(bào)文段在網(wǎng)絡(luò)中的某處被丟棄。在這種情況下，TCP馬上把擁塞窗口減少到1，并執(zhí)行慢開(kāi)始算法，同時(shí)慢開(kāi)始門(mén)限值減半。這是不采用快重傳機(jī)制的情況:

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快恢復(fù)
當(dāng)發(fā)送端收到連續(xù)三個(gè)重復(fù)的確認(rèn)時(shí)，就執(zhí)行“乘法減小”算法，把慢開(kāi)始門(mén)限 ssthresh 減半。但接下去不執(zhí)行慢開(kāi)始算法。
由于發(fā)送方現(xiàn)在認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)很可能沒(méi)有發(fā)生擁塞，因此現(xiàn)在不執(zhí)行慢開(kāi)始算法，即擁塞窗口 cwnd 現(xiàn)在不設(shè)置為 1，而是設(shè)置為慢開(kāi)始門(mén)限 ssthresh 減半后的數(shù)值，然后開(kāi)始執(zhí)行擁塞避免算法（“加法增大”），使擁塞窗口緩慢地線性增大。

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TCP習(xí)題

A,B兩臺(tái)機(jī)器都正常工作,B機(jī)器未監(jiān)聽(tīng)任何端口.如果A機(jī)器向B機(jī)器80端口發(fā)送SYN包,會(huì)收到何種類型的回包?

RST包

TCP建立連接的過(guò)程采用三次握手，已知第三次握手報(bào)文的發(fā)送序列號(hào)為1000，確認(rèn)序列號(hào)為2000，請(qǐng)問(wèn)第二次握手報(bào)文的發(fā)送序列號(hào)和確認(rèn)序列號(hào)分別為?

1999,1000

某一速率為100M的交換機(jī)有20個(gè)端口，其一個(gè)端口上連著一臺(tái)筆記本電腦，此電腦從迅雷上下載一部1G的電影需要的時(shí)間可能是多久?

交換機(jī)為獨(dú)占帶寬，即每個(gè)端口數(shù)據(jù)通過(guò)率為為最大100Mb/s。注意單位是Mb。因此最短時(shí)間為：
1GB/(100Mb/s)=1024MB/(12.5MB/s)=81.92s。

這里涉及到單位換算問(wèn)題

消息傳遞部分為三個(gè)功能級(jí)?

第一級(jí)為數(shù)據(jù)鏈路功能級(jí)，第二級(jí)是信令鏈路功能級(jí)，第三級(jí)是信令網(wǎng)功能級(jí)

最后對(duì)tcp頭結(jié)構(gòu)做一些補(bǔ)充說(shuō)明
TCP頭部結(jié)構(gòu)
TCP頭部信息出現(xiàn)在每個(gè)TCP報(bào)文段中，用于指定通信的源端端口，目的端端口，管理TCP連接等，本節(jié)詳細(xì)介紹TCP的頭部結(jié)構(gòu)，包括固定頭部結(jié)構(gòu)和頭部選項(xiàng)。
TCP固定頭部結(jié)構(gòu)
TCP頭部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，其中的諸多字段為管理TCP連接和控制數(shù)據(jù)流提供了足夠的信息。

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32位序號(hào)（sequence number）：一次TCP通信（從TCP連接建立到斷開(kāi)）過(guò)程中某一個(gè)傳輸方向上的字節(jié)流的每個(gè)字節(jié)的編號(hào)。假設(shè)主機(jī)A和主機(jī)B進(jìn)行TCP通信，A發(fā)送給B的第一個(gè)TCP報(bào)文段中，序號(hào)值被系統(tǒng)初始化為某個(gè)隨機(jī)值ISN（Initial Sequence Number，初始序號(hào)值）。那么在該傳輸方向上（從A到B），后續(xù)的TCP報(bào)文段中序號(hào)值將被系統(tǒng)設(shè)置成ISN加上該報(bào)文段所攜帶數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)在整個(gè)字節(jié)流中的偏移。例如，某個(gè)TCP報(bào)文段傳送的數(shù)據(jù)是字節(jié)流中的第1025～2048字節(jié)，那么該報(bào)文段的序號(hào)值就是ISN+1025。另外一個(gè)傳輸方向（從B到A）的TCP報(bào)文段的序號(hào)值也具有相同的含義。

32位確認(rèn)號(hào)（acknowledgement number）：用作對(duì)另一方發(fā)送來(lái)的TCP報(bào)文段的響應(yīng)。其值是收到的TCP報(bào)文段的序號(hào)值加1。假設(shè)主機(jī)A和主機(jī)B進(jìn)行TCP通信，那么A發(fā)送出的TCP報(bào)文段不僅攜帶自己的序號(hào)，而且包含對(duì)B發(fā)送來(lái)的TCP報(bào)文段的確認(rèn)號(hào)。反之，B發(fā)送出的TCP報(bào)文段也同時(shí)攜帶自己的序號(hào)和對(duì)A發(fā)送來(lái)的報(bào)文段的確認(rèn)號(hào)。

4位頭部長(zhǎng)度（header length）：標(biāo)識(shí)該TCP頭部有多少個(gè)32bit字（4字節(jié)）。因?yàn)?位最大能表示15，所以TCP頭部最長(zhǎng)是60字節(jié)。
6位標(biāo)志位包含如下幾項(xiàng)：

• URG標(biāo)志，表示緊急指針（urgent pointer）是否有效。
• ACK標(biāo)志，表示確認(rèn)號(hào)是否有效。我們稱攜帶ACK標(biāo)志的TCP報(bào)文段為確認(rèn)報(bào)文段。
• PSH標(biāo)志，提示接收端應(yīng)用程序應(yīng)該立即從TCP接收緩沖區(qū)中讀走數(shù)據(jù)，為接收后續(xù)數(shù)據(jù)騰出空間（如果應(yīng)用程序不將接收到的數(shù)據(jù)讀走，它們就會(huì)一直停留在TCP接收緩沖區(qū)中）。
• RST標(biāo)志，表示要求對(duì)方重新建立連接。我們稱攜帶RST標(biāo)志的TCP報(bào)文段為復(fù)位報(bào)文段。
• SYN標(biāo)志，表示請(qǐng)求建立一個(gè)連接。我們稱攜帶SYN標(biāo)志的TCP報(bào)文段為同步報(bào)文段。
• FIN標(biāo)志，表示通知對(duì)方本端要關(guān)閉連接了。我們稱攜帶FIN標(biāo)志的TCP報(bào)文段為結(jié)束報(bào)文段。

16位窗口大?。╳indow size）：是TCP流量控制的一個(gè)手段。這里說(shuō)的窗口，指的是接收通告窗口（Receiver Window，RWND）。它告訴對(duì)方本端的TCP接收緩沖區(qū)還能容納多少字節(jié)的數(shù)據(jù)，這樣對(duì)方就可以控制發(fā)送數(shù)據(jù)的速度。

16位校驗(yàn)和（TCP checksum）：由發(fā)送端填充，接收端對(duì)TCP報(bào)文段執(zhí)行CRC算法以檢驗(yàn)TCP報(bào)文段在傳輸過(guò)程中是否損壞。注意，這個(gè)校驗(yàn)不僅包括TCP頭部，也包括數(shù)據(jù)部分。這也是TCP可靠傳輸?shù)囊粋€(gè)重要保障。

16位緊急指針（urgent pointer）：是一個(gè)正的偏移量。它和序號(hào)字段的值相加表示最后一個(gè)緊急數(shù)據(jù)的下一字節(jié)的序號(hào)。因此，確切地說(shuō)，這個(gè)字段是緊急指針相對(duì)當(dāng)前序號(hào)的偏移，不妨稱之為緊急偏移。TCP的緊急指針是發(fā)送端向接收端發(fā)送緊急數(shù)據(jù)的方法。我們將在后面討論TCP緊急數(shù)據(jù)。

補(bǔ)充實(shí)際數(shù)據(jù)包分析 結(jié)合上面的理論，下面我們?cè)L問(wèn)網(wǎng)頁(yè)來(lái)捕獲數(shù)據(jù)包，通過(guò)實(shí)際的數(shù)據(jù)包來(lái)驗(yàn)證序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)在TCP連接建立、傳輸數(shù)據(jù)以及關(guān)閉連接時(shí)的變化。打開(kāi)科來(lái)網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)，首先為減少數(shù)據(jù)干擾，在過(guò)濾器中設(shè)置只捕獲TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)，然后開(kāi)始捕獲，同時(shí)，訪問(wèn)www.csna.cn ，待頁(yè)面下載完成后，停止捕獲。此次環(huán)境中，客戶端為192.168.0.92，服務(wù)器為：222.77.187.23。3.1 TCP建立連接 在捕獲的數(shù)據(jù)包中，首先我們來(lái)查看建立連接的三次握手信息，并且觀察數(shù)據(jù)包中序列號(hào)和確認(rèn)號(hào)的變化。為了讓大家看的更加明白，我在這里使用了“添加數(shù)據(jù)包注釋”的功能。我們先來(lái)查看建立連接的第一步，如圖1所示。

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