TCP 滑动窗口

article/2025/9/30 19:51:04

TCP滑动窗口主要有两个作用,可靠性流控

TCP 如果都以一个包为单位,每发一个包进行一次确认应答的处理,这样的传输方式包的往返的时间越长包的数量越通信性能就越低

为了解决这个问题,TCP引入了窗口这个概念。在往返时间较长的情况下,它也能控制网络性能的下降。确认应答不再是以每个分段,而是以更大的单位进行确认。也就是说发送端在发送了一个段以后不必要一直等待确认应答,而是继续发送。

概述
TCP会话的双方都各自维护一个发送窗口和一个接收窗口。各自的接收窗口大小取决于应用、系统、硬件的限制,各自的发送窗口则要求取决于对端通告的接收窗口。
滑动窗口解决的是流量控制的问题,就是如果接收端和发送端对数据包的处理速度不同,如何让双方达成一致。接收端的缓存传输数据给应用层,但这个过程不一定是即时的,如果发送速度太快,会出现接收端数据overflow,流量控制解决的是这个问题。

滑动窗口的基本概念
A-B之间新建立了一条tcp连接,A需要发送一段很大的数据流,B无法一次性接受,所以它限制设备A每次发送数据分段的数量,每次分段中已发送的字节数得到确认之后,就会左移开始下一个分段。

任一时间点对于这一过程,发送方可以将TCP buffer中的数据分为以下四类,并把它们看作一个时间轴
1. 已发送已确认
2. 已发送但尚未确认(发送窗口
3. 未发送但接收方允许发送的(发送窗口
4. 未发送且接收方不允许发送

image003.jpg

接收方的缓存数据分为3类:
1. 已接收并已确认
2. 未接受但准备好接收(接收窗口)
3. 尚未接收并尚未准备好接收

滑动机制

  1. 发送窗口只有收到发送窗口内字节的ACK确认,才会移动发送窗口的左边界。
  2. 接收窗口只有在前面所有的段都确认的情况下才会移动左边界。当在前面还有字节未接收但收到后面字节的情况下,窗口不会移动,并不对后续字节确认。以此确保对端会对这些数据重传。
  3. 遵循快速重传、累计确认、选择确认等规则。
  4. 发送方发的window size = 8192;就是接收端最多发送8192字节,这个8192一般就是发送方接收缓存的大小。

确认处理以及窗口缩放

假设接收方发回32-36的确认信息,发送设备接收到确认信息会将一部分(已发送但尚未确认)移到(已发送已确认)。同时如果窗口大小没有改变,窗口向右滑动5个字节。结果,同时5个字节从第二类移动到第1类,5个字节从第4类移动至第3类。

image005.jpg

每一次确认接收以后,这一过程都会发生,从而让窗口滑动过整个数据流以供传输。

可用窗口
发送方仍被允许发送的数据量,实际上等于第3类(未发送但接收方允许发送的)的大小。
当第三类的6字节立即发送之后,这6字节从第3类转移到第2类

1. 已发送已确认(1-31)
2. 已发送但尚未确认(32-51)
3. 未发送但接收方允许发送的(0)
4. 未发送且接收方不允许发送(52-95)

image006.jpg

 

参考文档: https://wizardforcel.gitbooks.io/network-basic/7.html

模拟动画:http://www.exa.unicen.edu.ar/catedras/comdat1/material/Filminas3_Practico3.swf

参考文档:https://www.jianshu.com/p/6248d667ab63

参考文档:https://blog.csdn.net/yao5hed/article/details/81046945


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