小林NB
TCP 重传
TCP 实现可靠传输的方式之一。
当发送端的数据到达接收主机时，接收端主机会返回一个确认应答消息，表示已收到消息；如果消息丢失导致接收方没有接收到消息，就会通过重传机制解决
超时重传机制
在发送数据时，设定一个定时器，当超过指定的时间后，没有收到对方的 ACK 确认应答报文，就会重发该数据，也就是我们常说的超时重传。
超时重传的时间称为RTO，超时重传时间 RTO 的值应该略大于报文往返 RTT 的值
- 当超时时间 RTO 较大时，重发就慢，性能差；
- 当超时时间 RTO 较小时，会导致可能并没有丢就重发，于是重发的就快，会增加网络拥塞，导致更多的超时，更多的超时导致更多的重发
大于报文往返 RTT：
RTT指的是数据发送时刻到接收到确认的时刻的差值，也就是包的往返时间。它是一个动态变化的值，需要根据实际网络状况得到的采样，再通过一定的算法计算得到
如果超时重发的数据，再次超时的时候，又需要重传的时候，TCP 的策略是超时间隔加倍。
也就是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。
快速重传
超时触发重传存在的问题是，超时周期可能相对较长。
TCP 还有另外一种快速重传（Fast Retransmit）机制，它不以时间为驱动，而是以数据驱动重传。
快速重传的工作方式是每次ACK当前最后一个未接收到（或者是丢失了）的段号。当收到三个相同的 ACK 报文时，会在定时器过期之前，重传丢失的报文段。
如果已经接收到了后面的序号，前面丢失了，如何知道该重传哪些呢？
使用SACK（selective acknowledgement）方法可以解决， 选择性确认
SACK 方法
这种方式需要在 TCP 头部「选项」字段里加一个 SACK 的东西，它可以将已收到的数据的信息发送给「发送方」，这样发送方就可以知道哪些数据收到了，哪些数据没收到，知道了这些信息，就可以只重传丢失的数据。
Duplicate SACK 方法
Duplicate SACK 又称 D-SACK，主要使用了 SACK 来告诉「发送方」有哪些数据被重复接收了。
- ACK 丢包描述：
如果多个连续的ACK包丢失，发送方会认为丢包了，如果超时就会触发了重传机制
措施：
如果重传后成功接收首个数据包，在SACK字段标记这段数据报号范围。
这样就能告诉发送方，之前的包已经收到了，是ACK包丢失导致了重复发包，然后继续按照ACK后面发包 - 网络延时描述：
某个数据包因为网络问题很久没到达，该包触发快速重传后，又发送了一次；最后有两个包到达了接收方
措施：
SACK字段标记这段重复数据报号范围，告知发送放该段重复发送 - 小结
- 可以让「发送方」知道，是发出去的包丢了，还是接收方回应的 ACK 包丢了;
- 可以知道是不是「发送方」的数据包被网络延迟了;
- 可以知道网络中是不是把「发送方」的数据包给复制了;
滑动窗口
流量控制
TCP 的流量控制是一种机制，用于确保在数据发送方和接收方之间的数据传输速率匹配，以避免接收方被过多的数据淹没而导致缓冲区溢出。以下是关于 TCP 流量控制的介绍：
- 原理：
- TCP 流量控制基于滑动窗口机制，其中每个 TCP 连接都有一个接收窗口和一个发送窗口。
- 接收方通过 TCP 报文中的窗口字段通知发送方自己的可接收字节数量，即接收窗口大小。
- 发送方根据接收窗口大小调整自己的发送速率，确保不会发送超出接收方缓冲区容量的数据量。
- 发送窗口
swnd和接收窗口rwnd是约等于的关系
- 过程：
- 发送方发送数据，并等待接收到对应的确认应答（ACK）。
- 接收方根据接收缓冲区的空闲空间大小动态调整接收窗口的大小，并通过 ACK 报文通知发送方。
- 发送方根据接收窗口大小调整发送窗口，确保发送的数据量不超过接收方的缓冲区容量。
- 应用：
- TCP 流量控制广泛应用于各种网络应用中，如 Web 浏览器、文件传输、视频流媒体等，确保数据传输的稳定和高效。
拥塞控制
在网络出现拥堵时，如果继续发送大量数据包，可能会导致数据包时延、丢失等，这时 TCP 就会重传数据，但是一重传就会导致网络的负担更重，于是会导致更大的延迟以及更多的丢包，这个情况就会进入恶性循环被不断地放大....
于是，就有了拥塞控制，控制的目的就是避免「发送方」的数据填满整个网络。
为了在「发送方」调节所要发送数据的量，定义了一个叫做「拥塞窗口」的概念。
「拥塞窗口」是发送方维护的一个的状态变量，它会根据网络的拥塞程度动态变化的。
前面提到的TCP发送窗口，它的大小是MIN(拥塞窗口，接收窗口)
只要网络中没有出现拥塞，
cwnd就会增大；网络中出现了拥塞，cwnd就减少；
只要「发送方」没有在规定时间内接收到 ACK 应答报文，也就是发生了超时重传，就会认为网络出现了拥塞。
慢启动
启动的意思就是一点一点的提高发送数据包的数量。
具体规则是：当发送方每收到一个 ACK，拥塞窗口 cwnd 的大小就会加 1。 容易理解这样实现了指数增长
慢启动并不会无限增长，有一个叫慢启动门限 ssthresh （slow start threshold）状态变量。
- 当
cwnd<ssthresh时，使用慢启动算法。 - 当
cwnd>=ssthresh时，就会使用「拥塞避免算法」。
拥塞避免算法
具体规则是：每当收到一个 ACK 时，cwnd 增加 1/cwnd。 此时窗口增长速度为线性。
线性的大概原因是，每当发送串口内的所有数据都经过了一轮发送后，且收到了ACK，才会让cwnd增加一
就这么一直增长着后，网络就会慢慢进入了拥塞的状况了，于是就会出现丢包现象，这时就需要对丢失的数据包进行重传。
当触发了重传机制，也就进入了「拥塞发生算法」
拥塞发生
当网络出现拥塞，也就是会发生数据包重传，重传机制主要有两种：
超时重传
这个时候，ssthresh 和 cwnd 的值会发生变化：
ssthresh设为cwnd/2，cwnd重置为1（是恢复为 cwnd 初始化值，我这里假定 cwnd 初始化值 1）- 重新进入慢启动状态
快速重传
TCP 认为这种情况不严重，因为大部分没丢，只丢了一小部分，则 ssthresh 和 cwnd 变化如下：
cwnd = cwnd/2，也就是设置为原来的一半;ssthresh = cwnd;- 进入快速恢复算法
快速恢复
快速恢复算法如下：
- 拥塞窗口
cwnd = ssthresh + 3（ 3 的意思是确认有 3 个数据包被收到了）； - 重传丢失的数据包；
- 如果再收到重复的 ACK，那么 cwnd 增加 1；
- 如果收到新数据的 ACK 后，把 cwnd 设置为第一步中的 ssthresh 的值，原因是该 ACK 确认了新的数据，说明从 duplicated ACK 时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态；
快速恢复是拥塞发生后慢启动的优化，其首要目的仍然是降低 cwnd 来减缓拥塞，所以必然会出现 cwnd 从大到小的改变。
过程2（cwnd逐渐加1）的存在是为了尽快将丢失的数据包发给目标，从而解决拥塞的根本问题（三次相同的 ACK 导致的快速重传），所以这一过程中 cwnd 反而是逐渐增大的。
学习自小林coding
