实现UDP可靠性传输

1、TCP协议介绍

TCP协议是基于IP协议，面向连接，可靠基于字节流的传输层协议
1、基于IP协议：TCP协议是基于IP协议之上传输的，TCP协议报文中的源端口+IP协议报文中的源地址+TCP协议报文中的目标端口+IP协议报文中的目标地址，组合起来唯一确定一条TCP连接。
2、面向连接：与UDP不同，TCP在传输数据之前，需要进行三次握手，建立一条TCP连接，然后在进行数据传输，释放需要进行四次挥手。
3、基于字节流：流的含义是不间断的数据结构，这里指的是没有边界的报文结构，假如发送内容比较大，TCP协议栈会将数据切成一块一块放入内核中。

1.1、ARQ协议

TCP之所以能实现可靠的数据传输，正是因为基于ARQ协议，ARQ协议(Automatic Repeat-reQuest)，即自动重传请求，是传输层的纠正协议，在不可靠的网络中实现可靠的信息传输。
ARQ主要有3种模式：
1、停等式
2、回退n帧
3、选择性重传

1.2、停等式

停等式协议工作原理如下：
1、发送方对接收方发送数据包，等待接收方回复ack，并且开始计时
2、在等待过程中发送方停止发送数据
3、当数据包没有成功被接收方接收，接收方是不会发生ack，等待一段时间后，发送方会重新发送数据包
4、反复这个过程直到接收到ack
缺点：较长的等待时间，使发送数据缓慢。

1.3、回退n帧

为了解决上面的长时间等待ack的缺陷，连续ARQ协议会，连续发送一组数据包，然后会等待这些数据包的ack。

什么是滑动窗口？

发送方和接收方都会维护一个数据帧序列，这个序列被称为窗口，发送方的窗口是由接受方确定的，目的是控制发送方的速度，避免接收方的缓存不够，而导致数据溢出，同时限制网络中的流量，避免网络阻塞，协议中规定，对于窗口内未经确定的分组进行重传。

回退n帧

回退n帧允许发送方在等待超时的间歇，可以继续发送分组，所有分组携带序列号，在GBN协议中，发送方需要响应以下三件事件：
1、上层的调用，上层调用相应send()时，发送方首先要检索发送窗口是否满
2、接收ack，在该协议中，对序号n的分组的确定采取累积确认的方式，表明接收方已正确接收n以前的的所有分组
3、超时，若出现超时，发送方将重传所有已发生但未被确定的分组
下图：序号为2的分组，丢失了，后面的所有分组都需要重新传
GBN采用的技术包括序号、累积确认、检验和以及计时/重传。

1.4、选择性重传

虽然GBN改善了停等式中等待时间过长的缺陷，但是依旧存在性能问题，而SR协议通过让发送方仅重传在接收时丢失的分组，从而避免不必要的重传。

发送方：

SR协议中发送方需要响应以下三件事：
1、从上层接收数据，当从上层接收数据后，发送方需检查下一个可用于该分组的序号，若序号在窗口中则发送数据。
2、接收ACK。若收到ACK，且该分组在窗口内，则发送方将那个被确认的分组标记为已接收。若该分组序号等于基序号，则窗口序号向前移动到具有最小序号的未确认分组处。若窗口移动后并且有序号落在窗口内的未发送分组，则发送这些分组。
3、超时。若出现超时，发送方将重传已发出但还未确认的分组。与GBN不同的是，
SR协议中的每个分组都有独立的计时器。

接收方：

在SR协议下，接收方需响应以下三种事件：
(假设接收窗口的基序号为4，分组长度也为4)
1、序号在[4,7]内的分组被正确接收。该情况下，收到的分组落在接收方的窗口内，一个ACK
将发送给发送方。若该分组是以前没收到的分组，则被缓存。若该分组的序号等于基序号4，则该分组以及以前缓存的序号连续的分组都交付给上层，然后，接收窗口将向前移动。
2、序号在[0,3]内的分组被正确接收。在该情况下，必须产生一个ACK，尽管该分组是接收方
以前已确认过的分组。若接收方不确认该分组，发送方窗口将不能向前移动。
3、其他情况。忽略该分组对于接收方来说，若一个分组正确接收而不管其是否按序，则接收方会为该分组返回一个ACK给发送方。失序的分组将被缓存，直到所有丢失的分组都被收到，这时才可以将一批分组按序交付给上层。