TCP数据的传输过程详解

2019年08月10日 14:24 | 912次浏览

TCP数据的传输过程

上图给出了主机A分2次(分2个数据包)向主机B传递200字节的过程。首先,主机A通过1个数据包发送100个字节的数据,数据包的 Seq 号设置为 1200。主机B为了确认这一点,向主机A发送 ACK 包,并将 Ack 号设置为 1301。

为了保证数据准确到达,目标机器在收到数据包(包括SYN包、FIN包、普通数据包等)包后必须立即回传ACK包,这样发送方才能确认数据传输成功。


此时 Ack 号为 1301 而不是 1201,原因在于 Ack 号的增量为传输的数据字节数。假设每次 Ack 号不加传输的字节数,这样虽然可以确认数据包的传输,但无法明确100字节全部正确传递还是丢失了一部分,比如只传递了80字节。因此按如下的公式确认 Ack 号:

Ack号 = Seq号 + 传递的字节数 + 1

与三次握手协议相同,最后加 1 是为了告诉对方要传递的 Seq 号。


下面分析传输过程中数据包丢失的情况,如下图所示:


上图表示通过 Seq 1301 数据包向主机B传递100字节的数据,但中间发生了错误,主机B未收到。经过一段时间后,主机A仍未收到对于 Seq 1301 的ACK确认,因此尝试重传数据。


为了完成数据包的重传,TCP套接字每次发送数据包时都会启动定时器,如果在一定时间内没有收到目标机器传回的 ACK 包,那么定时器超时,数据包会重传。

上图演示的是数据包丢失的情况,也会有 ACK 包丢失的情况,一样会重传。


重传超时时间(RTO, Retransmission Time Out)

这个值太大了会导致不必要的等待,太小会导致不必要的重传,理论上最好是网络 RTT 时间,但又受制于网络距离与瞬态时延变化,所以实际上使用自适应的动态算法(例如 Jacobson 算法和 Karn 算法等)来确定超时时间。

往返时间(RTT,Round-Trip Time)表示从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的 ACK 确认包(接收端收到数据后便立即确认),总共经历的时延。


重传次数

TCP数据包重传次数根据系统设置的不同而有所区别。有些系统,一个数据包只会被重传3次,如果重传3次后还未收到该数据包的 ACK 确认,就不再尝试重传。但有些要求很高的业务系统,会不断地重传丢失的数据包,以尽最大可能保证业务数据的正常交互。


最后需要说明的是,发送端只有在收到对方的 ACK 确认包后,才会清空输出缓冲区中的数据。



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