我們都知道TCP是一種可靠的,面向連接的傳輸層協(xié)議。我們總是希望TCP能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)越快越好。如果存在這樣一種情況,發(fā)送方數(shù)據(jù)發(fā)送的非常快,而且接收方耗盡自己的資源也根本來不及接收,那這些多余的數(shù)據(jù)就會(huì)被丟棄,這就違背了TCP可靠的宗旨了。
所以就需要引入一種流量控制的手段:讓發(fā)送方不要發(fā)送太快,既讓接收方能夠順利接收數(shù)據(jù),而且也不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)鏈路的阻塞。
思路
沿著這個(gè)思路:讓發(fā)送方不要發(fā)送的太快。那就讓接收方控制發(fā)送方的數(shù)據(jù)大小,每次應(yīng)答的時(shí)候通知發(fā)送方自己還剩多少空間可以接收數(shù)據(jù)。當(dāng)然實(shí)際交互沒有這么的簡(jiǎn)單,只是提供了一種思路。利用這種思路,誕生了滑動(dòng)窗口的方式。
滑動(dòng)窗口
滑動(dòng)窗口類似一個(gè)窗口,是用來告訴發(fā)送方可以發(fā)送數(shù)據(jù)的大小。也可以說是窗口標(biāo)記了接收方緩沖區(qū)的大小。窗口大小也就表示一次能發(fā)送多少數(shù)據(jù)量,而且這個(gè)窗口可以滑動(dòng),滑動(dòng)窗口因此得名。
怎樣告知發(fā)送方窗口大小?
怎樣通知發(fā)送方窗口大小呢?難道要重新發(fā)送一包數(shù)據(jù)告訴對(duì)方嗎,這顯然是不合理的。可以巧妙的使用確認(rèn)應(yīng)答包。有了確認(rèn)應(yīng)答包還是不夠,如果是第一次交互呢?所以還需要在三次握手時(shí)候,就需要告知對(duì)方。(rwnd表示接收窗口)
在原來的確認(rèn)應(yīng)答策略中,每一次發(fā)送數(shù)據(jù),都需要Ack應(yīng)答,在接收到Ack之后才會(huì)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)段,發(fā)送方?jīng)]有接收到Ack應(yīng)答呢?這樣做的方式效率實(shí)在太低。使用了滑動(dòng)窗口,可以多次發(fā)送數(shù)據(jù),只要不要超過對(duì)方窗口大小。這樣就大大提高了效率。
滑動(dòng)窗口細(xì)節(jié)
- 接收方將自己能夠接收的緩沖區(qū)大小是在TCP首部中的“窗口大小”字段表示的,通過Ack通知發(fā)送方。
- 窗口大小是發(fā)送方可以發(fā)送的最大值,也就是說可以不需要Ack應(yīng)答,可以發(fā)送多次數(shù)據(jù),前提發(fā)送總數(shù)據(jù)量不要超過窗口大小。
- 窗口大小大說明網(wǎng)絡(luò)的吞吐率高
- 操作系統(tǒng)內(nèi)核維護(hù)了一塊接收緩沖區(qū),只有Ack應(yīng)答之后的數(shù)據(jù)才能從緩沖區(qū)中刪除。
- 接收方一旦發(fā)現(xiàn)自己的緩沖區(qū)快滿了,就會(huì)通知對(duì)方自己的窗口為更小的值。
- 如果接收方發(fā)現(xiàn)自己的緩沖區(qū)滿了,就會(huì)將窗口的大小設(shè)置為0,此時(shí)發(fā)送方將不再發(fā)送數(shù)據(jù),但是需要定期發(fā)送一個(gè)窗口探測(cè)數(shù)據(jù)段,使接收方把窗口大小告訴發(fā)送方 。(針對(duì)這一點(diǎn)重點(diǎn)說明下為什么需要定期發(fā)送窗口探針?可以想象下,如果接收方緩沖區(qū)滿了,然后通過Ack告知發(fā)送方窗口大小為0。發(fā)送方從此不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)給接收方,接收方也沒辦法告知對(duì)方自己緩沖區(qū)可以接收數(shù)據(jù),就會(huì)出現(xiàn)“卡死”的情況)
實(shí)例
A 向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)。在連接建立時(shí),B 告訴 A:“我的接收窗口 rwnd = 400(字節(jié))。注意:圖中的箭頭上面大寫的ACK表示首部中的確認(rèn)位ACK,小寫ack表示確認(rèn)字段的值。
上面的過程是這樣的:
- A發(fā)送了數(shù)據(jù)序號(hào)1至100,還能發(fā)送300字節(jié)
- A發(fā)送了數(shù)據(jù)序號(hào)101至200,還能發(fā)送200字節(jié)
- A發(fā)送了數(shù)據(jù)序號(hào)201至300,但是丟失了數(shù)據(jù)
- B發(fā)送了ACK,同時(shí)通知A,允許A發(fā)送序號(hào)201至500,300字節(jié)
- A發(fā)送了數(shù)據(jù)序號(hào)301至400,還能發(fā)送100字節(jié)
- A發(fā)送了數(shù)據(jù)序號(hào)401至500,不能發(fā)送數(shù)據(jù)了
- A超時(shí)重傳舊的數(shù)據(jù),但不能發(fā)送新數(shù)據(jù)
- B發(fā)送了ACK,同時(shí)通知A,允許A發(fā)送序號(hào)501至600,100字節(jié)
- A發(fā)送了數(shù)據(jù)序號(hào)501至600,不能發(fā)送數(shù)據(jù)了
- B發(fā)送了ACK,同時(shí)通知A,不允許A發(fā)送數(shù)據(jù)
END
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