阅读 122

简述TCP可靠性传输设计

概念扫盲

TCP 全称 Transmission Control Protocol(传输控制协议),是传输层协议的一种。 传输层位于网络层之上,用于处理网络层(IP路由)寻址成功后端对端的传输过程控制,它的发展过程如下:

  1. 客户端、服务端寻址成功后,如何确定当前网络连接是需要哪个进程去处理呢?绑定一个进程端口,绑定端口后我们就基本实现了UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议);
  2. 传输过程中数据丢失问题如何解决?在UDP的基础上补充可靠性设计,这就是TCP。

TCP要解决的4个可靠性问题

其实TCP要处理的问题非常多,这里说的4个问题只是大框架的问题。

1. 连接问题

问题引入场景:寻址成功后,客户端开始发送数据了,结果服务端进程都没启动,尴尬了。。

那如何解决:三次握手、四次挥手

为什么挥手比握手多一次呢?建立连接的时候读写是一起开启的,但是关闭连接时读写要分开关闭

1. client:FIN
2. server:ACK(server关闭读,client关闭写)
     。。间隔一段时间等待server写完。。
3. server:FIN
4. client:ACK(server关闭写,client关闭读)
复制代码

2. 丢包问题

问题引入场景:A向B发送了10个数据包,结果因为各种原因B只收到了8个,但是B不知道A发送了10个,A也不知道B只收到了8个

如何解决:ACK确认,超时重传

ACK确认策略的优化手段

  1. 批量确认:不再等待接收到上一个消息ACK之后再发送下一个消息,而是一次性批量发送多个数据包,后续慢慢接受ACK;
  2. 批量确认如何判断ACK与Packet的对应关系?给每个数据包添加seq序号(Sequence Number序列号),ACK回复seq+1;
  3. 累计确认:如果A收到ACK为10,表明前9个seq全部收到,这样的话可以一定程度上缓解ACK丢包问题。

3. 发送/接收数据处理速度同步问题

问题引入场景:client发送非常快,一秒钟发了一个G,server一天才能处理完一个G的数据,那server要么溢出,要么数据就全丢了。

如何解决:滑动窗口。 image.png

4. 解决网络拥塞问题

问题引入场景:server很强,给多少我都能处理,但是网络不大行,发送5个数据能发过去,发送10个数据肯定会丢掉几个,怎么办?

如何解决:与速度滑动窗口相结合的网络拥塞窗口,先发5个试试发现都收到ACK了,再发10个试试发现有丢的,再发7个发现没问题,大概网络拥塞窗口就是7吧。

最终窗口大小 = min(网络拥塞窗口cwnd, 流速窗口rwnd)

文章分类
Android
文章标签