因为在发送一个信息时,TCP会将这个信息拆分成多个数据报来传输给接收方,由于在网络环境下传输不保证顺序,到接收方是有可能乱序的这样组合成的数据就是无效的数据,所以就要对发出的每个数据进行编号,当数据报到达接收方的时候就会对其接受的数据按照序号重新排序-->保证接收的数据不乱序.

其次还能根据序号进行去重,发送方连续发送同样序号的数据,这时接收方就知道这个序号的数据我已经接收到了,就会对第二次发送的重复数据报丢弃处理==>会根据序号对数据进行去重处理

根据这里可能大家会有个问题,发送方怎么知道重复的,这里就需要了解D-SACK了,这个后面会讲解

SACK是TCP的一个[选项]字段,通过SACK会将已经收到的数据返回给发送刚,就可以知道接收方哪些数据收到,哪些数据没有收到,D-SACK就使用SACK来知道哪些数据是重复接收的.

接下来再来讲一讲字节序号 / 报文段序号 / 初始序号ISN

字节序号

再传输数据时会对每一个字节的数据都对其编号===>字节序号

报文段序列号

比如我发送301~400的数据这就是报文段序号,意思告诉我们初始序号为301(第一个序号-第一个字节的数据),长度大小为100,最后一个字节的数据的序号为400.

初始序号ISN

初始序号是指第一个字节数据的序号,会告诉我们第一个报文段是谁

初始序列号 ISN 是如何随机产生的？

初始序列号ISN随着时间而定,每隔4微秒加1,每圈转4.55h,这里会有个ISN生成随机算法.

ISN = M +F : M是一个计时器,每4微秒+1,F是一个Hash算法,根据源IP地址,源端口,目的IP地址,目的端口而定的,保证Hash算法不被轻易退出,还可以使用MD5算法. ISN根据时间计时器递增,所以基本不可能随机生成一样的ISN.

确认序号

通过确认序号,发送方就知道自己发送的数据,接收方已经接收到了==>这也是保证可靠性的核心

?确认序号告诉我们以下两点:

确认序号以前的数据接收方已经接收到了
发送方可以发送确认序号以后的数据1了

如何区分是普通的报文还是应答的报文 ???

通过TCP报文里面的标志位ACK就可以知道.ACK标志位为1就代表是确认应答报文,为0就是普通的报文.

总结确认应答机制

当发送方发送数据时,发送方就会等待接收方发送ACK报文代表接收方已经收到数据,这个ACK报文告诉我们确认序号前面的数据接收方已经接收到了,发送方可以从确认序号以后的数据开始发送.

重传机制

超时重传

超时重传能够解决什么问题

网络中可能会发生网络拥堵,就可能导致发送方在传输数据时把数据包丢了,接收方接收不到数据,发送方接收不到接收方发来的ACK,这时发送方就知道数据包丢了,所以就需要重传数据包.

超时重传就是解决在网络中传输数据时数据包丢失的情况.

超时重传

发送方将数据包发送给接收方的时候数据包丢失,发送方没有接收到接收方的ACK,这时就会启动一个定时器进行等待,超过等待时间,发送方就会重传数据包.-----超时重传.

超时时间(RTO)如何设定呢???

最理想的情况下,找到一个最小时间(一般是通过对RTT进行采样然后加权平均根据公式计算得到RTO),确保ACK在这一段时间内返回.

这里如果设置的时间(RTO)过短,就会导致发送方频繁的重复发送数据包,没有必要的重传.如果设置的重传时间(RTO)过长的时候,就会导致很长的时间发送数据包,导致整体效率低下.

数据包丢失的两种特殊情况

数据包丢失

如果发送方发送的数据包丢失,,超过等待时间,发送方还没有接收到接收方发送的ACK,发送方就会对数据进行重传.

ACK丢失

如果是ACK丢失,等待一段时间,发送方还没有接收到接收方发来的ACK,也会重传数据,这时就会导致接收方会接收到重复的数据,如果接收方接收的数据的序号是相同的,接收方就知道自己收到重复的数据了,就会将重复的数据丢弃掉.

由于发送方不知道是数据包丢失还是ACK丢失所以都会进行重传数据.

重传的数据可能丢失么.

答案是可能的,如果说单次丢包的概率为10%,那么下一次丢包的概率会越来越小,所以概率会很小,但是依然会有特殊情况发生.

如果重传的数据丢失了怎么办???

如果发送方重传数据之后,数据包丢失,这时发送方就会延长等待时间,等待时间2倍,4倍呈指数函数延长时间.如果重传一定次数,发送方依然还没有收到接收方的ACK,这时就会判断为网络出现异常,就会断开重新建立连接,如果还连接不上就彻底放弃连接.

超时重传存在哪些问题呢???

我们知道如果数据丢失,数据传输的效率就取决于重传的时间,超时重传的缺点就是超时周期过长,当重传的数据多次丢失时间间隔就会呈指数函数增长,会越来越慢.

所以我们就需要更快一点重传,接下来我们来看一下快速重传.

快速重传

?发送1~1000的数据,接收方返回1001的ACK.
当发送方发送1001~2000的数据包,但是数据包丢失了,这时接收方接着返回1001的ACK.同样的,发送方继续发送2001~3000,3001~4000,4001~5000的时候,发送方接收了三次重复的ACK1001.
当发送方接收到三次相同的应答报文时,发送方就知道数据丢失了,就会重传对应的1001~2000整个数据,此时因为之前的数据(7001)我们都收到了,所以接收方返回ACK7001.

当发送方接收到三次相同的ACK,发送方就知道数据丢失,就会进行重传,重传数据包之后,接收方返回的ACK是接收数据的最后一个ACK(比如上图就返回7001).

快速重传有哪些问题???

?比如这里的1001~2000和2001~3000的数据都丢失了,这时触发快速重传,是重传一个还是重传多个报文呢?

如果只重传1001对应的这个报文,这就会导致2001~3000这个数据又要继续触发快速重传,后续又要收到三次重复的ACK才能重传这个报文.
如果重传1001以后的数据(也就是多个数据),那么3001~6000之间的数据包接收方已经接收到了,如果再次重发,相当于浪费资源.

如何能让发送方知道接收方哪些数据接收到了,哪些数据没有接收到呢?