1.TCP的滑动窗口
为了提高信道的利用率TCP协议不使用停止等待协议,而是使用连续ARQ协议,意思就是可以连续发出若干个分组然后等待确认,而不是发送一个分组就停止并等待该分组的确认。
TCP的两端都有发送/接收缓存和发送/接收窗口。TCP的缓存是一个循环队列,其中发送窗口可以用3个指针表示。而发送窗口的大小受TCP数据报中窗口大小的影响,TCP数据报中的窗口大小是接收端通知发送端其还可以接收多少数据,所以发送窗口根据接收的的窗口大小的值动态变化。
以下的几张图片就帮助理解一下滑动窗口的机制:
注意上图中的3个指针P1、P2、P3!此时接收窗口中接收的数据可能是失序的,但是也先存储在接收缓存之中。发送确认号的时候依然发送31,表示B期望接收的下一个数据报的标示符是31。
当B收到31后连同之前接收到的数据报,发送确认号34,此时A的滑动窗口可以向前移动了。
如果发送窗口中的数据报都属于已发送但未被确认的话,那么A就不能再继续发送数据,而需要进行等待。
2.TCP流量控制
所谓流量控制就是让发送发送速率不要过快,让接收方来得及接收。利用滑动窗口机制就可以实施流量控制。
原理这就是运用TCP报文段中的窗口大小字段来控制,发送方的发送窗口不可以大于接收方发回的窗口大小。
考虑一种特殊的情况,就是接收*没有缓存足够使用,就会发送零窗口大小的报文,此时发送放将发送窗口设置为0,停止发送数据。之后接收方有足够的缓存,发送了非零窗口大小的报文,但是这个报文在中途丢失的,那么发送方的发送窗口就一直为零导致死锁。
解决这个问题,TCP为每一个连接设置一个持续计时器(persistence timer)。只要TCP的一方收到对方的零窗口通知,就启动该计时器,周期性的发送一个零窗口探测报文段。对方就在确认这个报文的时候给出现在的窗口大小(注意:TCP规定,即使设置为零窗口,也必须接收以下几种报文段:零窗口探测报文段、确认报文段和携带紧急数据的报文段)。
3.传输效率及Nagle算法
TCP的数据传输分为交互数据流和成块数据流,交互数据流一般是一些交互式应用程序的命令,所以这些数据很小,而考虑到TCP报头和IP报头的总和就有40字节,如果数据量很小的话,那么网络的利用效率就较低。
数据传输使用Nagle算法,Nagle算法很简单,就是规定一个TCP连接最多只能有一个未被确认的未完成的小分组。在该分组的确认到达之前不能发送其他的小分组。
但是也要考虑另一个问题,叫做糊涂窗口综合症。当接收方的缓存已满的时候,交互应用程序一次只从缓存中读取一个字节(这时候缓存中腾出一个字节),然后向发送方发送确认信息,此时发送方再发送一个字节(收到的窗口大小为1),这样网络的效率很低。
素以要解决这个问题,可以让接收方等待一段时间,使得接收缓存已有最够的空间容纳一个最长报文段,或者等到接收缓存已有一半的空间。只要这两种情况出现一种,就发送确认报文,同时发送方可以把数据积累成大的报文段发送。