HTTP协议是基于TCP的,RTMP协议也是基于TCP的。
TCP包头
有一些状态位。例如SYN是发起一个连接,ACK是回复,RST是重新连接,FIN是结束连接,URG:紧急标志位,表示的是此报文段中有紧急数据,将紧急数据排在普通数据的前面;当接受端收到此报文后后必须先处理紧急数据,而后再处理普通数据。 PSH: 催促标志位,当发送端将PSH置为1时,TCP会立即创建一个报文并发送。TCP是面向连接的,因而双方要维护连接的状态,这些带状态位的包的发送,会引起双方的状态变更。
TCP是靠谱的协议,但是这不能说明它面临的网络环境好。从IP层面来讲,如果网络状况的确那么差,是没有任何可靠性保证的,而作为IP的上一层TCP也无能为力,唯一能做的就是更加努力,不断重传,通过各种算法保证。也就是说,对于TCP来讲,IP层你丢不丢包,我管不着,但是我在我的层面上,会努力保证可靠性。
三次握手除了双方建立连接外,主要还是为了沟通一件事情,就是TCP包的序号的问题。
四次挥手
A直接跑路还有一个问题是,A的端口就直接空出来了,但是B不知道,B原来发过的很多包很可能还在路上,如果A的端口被一个新的应用占用了,这个新的应用会收到上个连接中B发过来的包,虽然序列号是重新生成的,但是这里要上一个双保险,防止产生混乱,因而也需要等足够长的时间,等到原来B发送的所有的包都死翘翘,再空出端口来。
等待的时间设为2MSL,MSL是Maximum Segment Lifetime,报文最大生存时间,它是任何报文在网络上存在的最长时间,超过这个时间报文将被丢弃。因为TCP报文基于是IP协议的,而IP头中有一个TTL域,是IP数据报可以经过的最大路由数,每经过一个处理他的路由器此值就减1,当此值为0则数据报将被丢弃,同时发送ICMP报文通知源主机。协议规定MSL为2分钟,实际应用中常用的是30秒,1分钟和2分钟等。
还有一个异常情况就是,B超过了2MSL的时间,依然没有收到它发的FIN的ACK,怎么办呢?按照TCP的原理,B当然还会重发FIN,这个时候A再收到这个包之后,A就表示,我已经在这里等了这么长时间了,已经仁至义尽了,之后的我就都不认了,于是就直接发送RST,B就知道A早就跑了。
状态机
数据包丢了:估计往返时间,需要TCP通过采样RTT的时间,然后进行加权平均,算出一个值,而且这个值还是要不断变化的,因为网络状况不断的变化。除了采样RTT,还要采样RTT的波动范围,计算出一个估计的超时时间。由于重传时间是不断变化的,我们称为自适应重传算法(Adaptive Retransmission Algorithm)。
再次超时的时候,有需要重传的时候,TCP的策略是超时间隔加倍。每当遇到一次超时重传的时候,都会将下一次超时时间间隔设为先前值的两倍。两次超时,就说明网络环境差,不宜频繁反复发送。
有一个可以快速重传的机制,当接收方收到一个序号大于下一个所期望的报文段时,就检测到了数据流中的一个间格,于是发送三个冗余的ACK,客户端收到后,就在定时器过期之前,重传丢失的报文段。
例如,接收方发现6、8、9都已经接收了,就是7没来,那肯定是丢了,于是发送三个6的ACK,要求下一个是7。客户端收到3个,就会发现7的确又丢了,不等超时,马上重发。
还有一种方式称为Selective Acknowledgment (SACK)。这种方式需要在TCP头里加一个SACK的东西,可以将缓存的地图发送给发送方。例如可以发送ACK6、SACK8、SACK9,有了地图,发送方一下子就能看出来是7丢了。
拥塞控制问题:
传统方法:
一条TCP连接开始,cwnd设置为一个报文段,一次只能发送一个;当收到这一个确认的时候,cwnd加一,于是一次能够发送两个;当这两个的确认到来的时候,每个确认cwnd加一,两个确认cwnd加二,于是一次能够发送四个;当这四个的确认到来的时候,每个确认cwnd加一,四个确认cwnd加四,于是一次能够发送八个。可以看出这是指数性的增长。
涨到什么时候是个头呢?有一个值ssthresh为65535个字节,当超过这个值的时候,就要小心一点了,不能倒这么快了,可能快满了,再慢下来。
每收到一个确认后,cwnd增加1/cwnd,我们接着上面的过程来,一次发送八个,当八个确认到来的时候,每个确认增加1/8,八个确认一共cwnd增加1,于是一次能够发送九个,变成了线性增长。
但是线性增长还是增长,还是越来越多,直到有一天,水满则溢,出现了拥塞,这时候一般就会一下子降低倒水的速度,等待溢出的水慢慢渗下去。
拥塞的一种表现形式是丢包,需要超时重传,这个时候,将sshresh设为cwnd/2,将cwnd设为1,重新开始慢启动。这真是一旦超时重传,马上回到解放前。但是这种方式太激进了,将一个高速的传输速度一下子停了下来,会造成网络卡顿。
快速重传算法:
当接收端发现丢了一个中间包的时候,发送三次前一个包的ACK,于是发送端就会快速的重传,不必等待超时再重传。TCP认为这种情况不严重,因为大部分没丢,只丢了一小部分,cwnd减半为cwnd/2,然后sshthresh = cwnd,当三个包返回的时候,cwnd = sshthresh + 3,也就是没有一夜回到解放前,而是还在比较高的值,呈线性增长。
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