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3. TCP可靠传输的实现
1）、 可靠传输的工作原理---------停止等待协议
2）、 确认丢失和确认迟到
3）、 可靠通信的实现
使用上述的确认和重传机制，我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。
这种可靠传输协议通常称为自动重传请求ARQ（Automatic Repeat Request）。
ARQ表明重传的请求是自动进行的。接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。
TCP连接的每一端都必须设有两个窗口——一个发送窗口和一个接收窗口。
TCP的可靠传输机制用字节的序号进行控制。TCP所有的确认都是基于序号而不是基于报文段。
TCP两端的四个窗口经常处于动态的变化之中。
TCP连接的往返时间RTT也不是固定不变的，需要使用特定的算法估算较为合理的重传时间。
发送缓存
接收缓存
发送缓存和接收缓存的作用
发送缓存用来暂时存放：
发送应用程序传送给发送方TCP准备发送的数据；
TCP已发送出但是尚未收到确认的数据。
接收缓存用来展示存放：
按顺序到达的，但是尚未被接收应用程序读取的数据；
不按顺序到达的数据。
强调：
A的发送窗口并不总是和B的接收窗口一样大（因为有一定的时间滞后）。
TCP标准没有规定对不按顺序到达的数据应如何处理。通常是先临时存放在接收窗口中，等到字节流中所缺少的字节收到后，在按顺序交付上层的应用进程。
TCP要求接收方必须有累积确认的功能，这样能减小传输开销。
4）、 超时重传时间的选择
重传机制是TCP中最重要和最复杂的问题之一。
TCP每发送一个报文段，就对这个报文段设置一次计时器。只要计时器设置的重传时间到但是没有收到确认，就要重传这一报文段。
往返时延的方差很大
由于TCP的下一层是一个互联网环境，IP数据报所选择的路由变化很大。因而运输层的往返时间的方差也很大
加权平均往返时间
TCP保留了RTT的一个加权平均往返时间RTTs（这又称为平滑的往返时间）。
第一次测量到RTT样本时，RTTs值就取为所测量到的RTT样本值。以后每测量到一个新的RTT样本，就按下式重新计算一次RTTs：
新的RTTs = （1+α）* （旧的RTTs） + α * （新的RTT样本）
式中，0 <= α < 1。若α很接近0，表示RTT值更新较慢。若选择α接近1，则表示RTT值更新较快。
RFC2988推荐的α值为 1/8 ， 即0.125。
超时重传时间RTO（RetransmissionTime-Out）
RTO 应略大于上面得到的加权平均往返时间RTTs。
RFC 2988 建议使用下式计算RTO：
RTTd是RTT的偏差的加权平均值。
RFC 2988 建议这样计算RTTd。第一次测量时，RTTd取值为测量到的RTT样本值的一半。在以后的测量中，则使用下式计算加权平均的RTTd:
β是个小于1的系数，其推荐值是 1/4，即0.25.
往返时间的测量相当复杂
TCP波阿文段1没有收到确认。重传（即报文段2）后，收到了确认报文段ACK。
如何判断此确认报文段是对原来的报文段1的确认，还是对重传的报文段2的确认？
Karn算法
在计算平均往返时间RTT时，只要报文段重传了，就不采用其往返时间样本。
这样得出的加权平均往返时间RTTs和超时重传时间RTO就较准确。
修正的Karn算法
报文段每重传一次，就把RTO增大一些：
新的RTO = γ * （旧的RTO）
系数γ的典型值为2。
当不再发生报文段的重传时，才根据报文段的往返时间延迟跟新平均往返时延RTT和超时重传时间RTO的数值。
实践证明，这种策略较为合理。
选择确认 SACK（Selective ACK）
接收方收到了和前面的字节流不连续的两个字节快。
如果这些字节的序号都在接收窗口之内，那么接收方就先收下这些数据，但要把这些信息准确的告诉发送方，使发送方不要在重复发送这些已收到的数据。
和前后字节不连续的每一个字节块都有两个边界，左边界和右边界。途中用四个指针标记了这些边界。
第一个字节块的左边界L1=1501，但右边界R1=3001。
左边界指出字节块的第一个字节的序号，但右边界减1才是字节块中的最后一个序号。
第二个字节块的左边界L2=3501，而右边界R2=4501.
信道的利用率
停止等待协议的有点是简单，但缺点是信道利用率太低。
信道利用率U
5）、 流水线传输
发送方可连续发送多个分组，不必每发送完一个分组就停顿下来等待对方的确认。
由于信道上一直有数据不间断地传送，这种传输方式可获得很高的信道利用率。
6）、 连续ARQ协议
7）、 累计确认
接收方一般采用累计确认的方式。
优点是，容易实现，信道利用率高。
缺点是：不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。
8）、TCP报文段的首部格式
源端口和目的端口字段——各占2个字节。端口是传输层与应用层的服务接口。运输层的复用和分用功能都要通过端口才能实现。
序号字段——占4个字节。TCP连接中传送的数据流中的每一个字节都编上一个序号。序号字段的值则指的是本报文段所发送的数据的每一个字节的序号。
确认号字段——占4个字节。是期望收到对方的下一个报文段的数据的每一个字节的序号。=
数据偏移（即首部长度）——占4位.它指出TCP报文段的数据起始处距离TCP报文段的起始处有多远。“数据偏移”的单位是32位字（以4字节为计算单位）。
保留字段——占6位。保留为今后使用，但目前应置为0。
紧急URG——占1位。当URG=1时，表明紧急指针字段有效。它告诉系统此报文段中有紧急数据，应尽快传送（相当于高优先级的数据）。
确认ACK——占1位。只有当ACK=1时，确认号字段才有效。当ACK=0时，确认号无效。
推送PSH（PuSH）——占1位。接收TCP收到PSH=1的报文段，就尽快的交付接收应用进程，而不再等到整个缓存都填满了后在向上交付。
复位RST（ReSeT）——占1位。当RST=1时，表明TCP连接中出现严重差错（如由于主机奔溃或其他原因），必须释放连接，然后在重新建立运输连接。
同步SYN——占1位。同步SYN=1，表示这是一个连接请求或连接接受报文。
终止FIN（FINis）——占1位。用来释放一个连接。FIN=1表明此报文段的发送端的数据已发送完毕，并要求释放传输层连接。
窗口字段——占2个字节。用来让对方设置发送窗口的依据，单位为字节。
检验和——占2个字节。检验和字段检验的范围包括首部和数据这两个部分。在计算检验和时，要在TCP报文段的前面加上12字节的伪首部。
紧急指针字段——占16位。指出在本报文段中紧急数据共有多少个字节（紧急数据放在报文段数据的最前面）
选项字段——长度可变。TCP最初只规定了一种选项，即最大报文长度MSS。MSS告诉对方TCP：“我的缓存所能接受的报文段的数据字段的最大长度是MSS个字节”
填充字段——这是为了使这个首部长度是4字节的整数倍。
