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一、TCP 概述
二、TCP 报文段的首部字段格式
三、TCP 往返时延的估计和超时
1. 估计往返时间
2. RTT 估计例子
3. 估计往返时间的偏差
4. 设置重传超时间隔 一、TCP 概述 全双工服务#xff1a;允许在同一时间同一连接上#xff0c;数据能够双向传输。注意#…目录
一、TCP 概述
二、TCP 报文段的首部字段格式
三、TCP 往返时延的估计和超时
1. 估计往返时间
2. RTT 估计例子
3. 估计往返时间的偏差
4. 设置重传超时间隔 一、TCP 概述 全双工服务允许在同一时间同一连接上数据能够双向传输。注意TCP 可从缓存中取出并放入报文段中的数据数量受限于最大报文段长度maximum segment size, MSS 点到点一个发送者一个接收者可靠按序的字节流。 面向连接在数据交换前握手交换控制信息初始化发送方和接收方的状态。 没有 “信息边界”假设我们需要发三个数据包TCP 可能会因受限于 MSS 而把这三个包截断并组合后再发出。而 UDP 不会这样做首先 UDP 会限制分组的大小从而使其适合发送其次分组之间是相互独立的。因此在 UDP 传输中不会出现把数据包截断的情况。 流量控制使发送方不会淹没接收方。
TCP 拥塞和流量控制
设置窗口大小设置收发缓冲区二、TCP 报文段的首部字段格式
TCP 报文段的构成
首部字段一个数据字段包含了一块应用数据
MSS 限制了报文段数据字段的最大长度。 1. 源端口号和目的端口号
用于多路复用/分解来自或送到上层应用的数据。注意发送时是多路复用接收时是多路分解。 2. 序号和确认号
1序号
序号 该报文段的第一个字节在字节流中的位置编号
一条 TCP 连接的双方均可随机地选择初始序号。
TCP 采用的是可靠按序的字节流序号是建立在传送的字节流之上而不是建立在传送的报文段的序列之上。换句话说TCP 是以字节为单位来编号的而不是以报文段为单位来编号。 2确认号
主机 A 填充进报文段的确认号是主机 A 期望从主机 B 收到的下一字节的序号。换句话说就是期望从主机 B 收到的下一报文段的序号。 由于每次都传输的是一个字节的数据因此序号每次只加一。
3累积确认
TCP 只确认字节流中至第一个丢失字节为止的字节。
主机 A 接收到来自主机 B 的包含字节 0~535 的报文段、字节 900~1000 的报文段还没有接收到来自主机 B 的包含字节 536~899 的报文段。因此主机 A 将在下一个发送给主机 B 的报文段中把确认号字段设置为 536 。 3. 数据偏移/首部长度
该字段指示了以 32bit 为单位即以 4 字节为单位的 TCP 首部长度即 TCP 报文段数据字段的起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。 4. 保留字段
占 6 位保留为今后使用但目前应置为 0。 5. 标志字段 3紧急 URGURGent
当 URG1 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。紧急数据放在该报文段数据字段的最前面。
4确认 ACKACKnowledgment
只有当 ACK1 时确认号字段的内容才有效当 ACK0 时确认号字段的内容无效。
6复位 RSTReSeT
当 RST1 时表明 TCP 连接中出现严重差错如主机崩溃或其它原因必须释放连接然后再重新建立运输连接。
7同步 SYNSYNchronize
当 SYN1 时表示这是一个连接请求或连接接受报文。
8终止 FINFINish
用来释放一个连接。FIN1 表明此报文段的发送方的数据已发送完毕并要求释放运输连接。 6. 窗口字段
该字段用于流量控制。占 16 位是让对方设置发送窗口的依据单位为字节。 7. 检验和
占16 位在计算检验和时要在 TCP 报文段前加上 12 字节的伪首部。
伪首部首部字段数据字段8. 紧急数据指针
占 16 位指出在该报文段中紧急数据共有多少个字节紧急数据放在该报文段数据字段的最前面。 9. 填充字段
该字段用于使整个首部长度是 4 字节的整数倍。 三、TCP 往返时延的估计和超时
Q如何设置 TCP 的超时值?
A显然需要比 RTT 长但 RTT 是动态变化的若时间
太短导致不成熟的超时和不必要的重传太长导致对报文段丢失的响应慢
Q需要设置几个定时器 1. 估计往返时间
SampleRTT样本RTT测量从报文段发出到收到该报文段的确认信息的时间。
TCP 不会为重传的报文段计算 SampleRTTTCP 仅在某个时刻为某报文段做 SampleRTT 测量而非每一个
SampleRTT 是变化的因此需要一个 SampleRTT 的均值即 EstimatedRTT均值RTT
对收到的 SampleRTT 根据以下公式进行均值处理
EstimatedRTT (1 - α) * EstimatedRTT α * SampleRTT
以编程的思想来理解该公式即每次按公式来更新 EstimatedRTT 的值。
上述均值计算被称为 “指数加权移动平均”RFC 推荐的 α 取值是 α0.125 。 2. RTT 估计例子
由图可知通过计算得到的 EstimatedRTT我们能够保证有一半的报文段避免不成熟的超时。但是我们还想要更多的紫线上方的报文段能够避免不成熟的超时因此引入了 “安全余量”。 3. 估计往返时间的偏差
DevRTT偏差RTT用于估算 SampleRTT 一般会偏离 EstimatedRTT 的程度。
与前面类似SampleRTT-EstimatedRTT 是变化的因此需要一个 SampleRTT-EstimatedRTT 的均值即 DevRTT偏差RTT
对收到的 SampleRTT-EstimatedRTT 根据以下公式进行均值处理
DevRTT (1 - β) * DevRTT β * |SampleRTT - EstimatedRTT|
RFC 推荐的 β 取值是 α0.25 。 4. 设置重传超时间隔
根据前面的分析可知超时间隔应该等于 EstimtedRTT 加上 “安全余量” DevRTT从而避免不成熟的超时。同时。若 EstimatedRTT 波动较大则需要加上更大的 “安全余量”。
最终超时间隔的公式为
TimeoutInterval EstimatedRTT 4 * DevRTT
实际应用
#init
TimeoutInterval 1
EstimatedRTT SampleRTT
DevRTT SampleRTT/2#update
TimeoutInterval EstimatedRTT max(G, 4*DevRTT) #G是用户设置的时间粒度
DevRTT (1 - β) * DevRTT β * |SampleRTT - EstimatedRTT|
EstimatedRTT (1 - α) * EstimatedRTT α * SampleRTT每次先更新 DevRTT 再更新 EstimatedRTT否则 DevRTT 使用的就是不是上一次的 EstimatedRTT 了。
