数据通信——传输层TCP（可靠传输机制的滑动窗口）

引言

之前提到过拥塞问题，如果大量数据疯狂涌入，接收端无法及时处理就会导致数据丢包，从而使得通信受到干扰。之前的连续ARQ如果不加以节制，疯狂发送报文，接收端无法及时返回ACK就会导致网络瘫痪。

滑动窗口机制协议

    这个机制是用来改善吞吐量的一种技术，即容许发送方在接收任何应答之前传送附加的包。接收方告诉发送方在某一时刻能送多少包（称窗口尺寸）。

    好了，现在就可以定义滑动窗口机制了。（假定在全双工模式下）

    发送端：用来对发送端对发送的流量进行控制。我们来进行一个定义：设在我没有收到接收端发来ACK之前，我仅能在该窗口连续发送数据量的个数为WT。

    接收端：用来对接收端可接受的流量进行控制。我们在进行一个定义：设我可以从接收端最多接收数据的个数为WR。

传输延迟 (Tt)–—— 我们设数据包从发送端全部离开的时间为Tt。设定B 是链路的带宽，D 是要传输的数据大小，那么有公式：

Tt=D/B

传播延迟 (Tp) –——我们设主机将第一个字节传输到接收端的花费时间为Tp。它取决于距离（d）和波的传播速度（s）。则由公式：

Tp=d/s

有效带宽 (EB) 或吞吐量–——每秒发送的位数。

EB = 数据大小(D) / 总循环时间(Tt + 2*Tp)乘以和除以带宽 (B)，EB= (1/(1+2a)) * B [ 使用 a = Tp/Tt= 效率 * 带宽

链路容量–——如果一个通道是全双工的，那么比特可以在两个方向上传输而不会发生任何冲突。通道/链路最多可容纳的位数是其容量。

容量 = 带宽 (B) * 传播 (Tp)，对于全双工通道， 容量 = 2*带宽(B) * 传播(Tp)

效率–——定义为总有用时间与数据包总循环时间的比率。则有以下公式

总循环时间 = Tt(数据) + Tp(数据) + Tt（确认）+ Tp（确认） = Tt(数据) + Tp(数据) + Tp(确认) = Tt + 2*TP

    以上我们忽略了ACK的发送延迟，毕竟ACK很小！那么，我们就能计算出在理想全双工情况下的利用率为

E=WT×Tf/Tf+2Tp=WT/1+2a

其中a为a=Tp/Tf

窗口中的序号也起到了一定作用。序号需要在分组中传递，因此不允许无限增大。当序号位数=nbit时，接收窗口和发送窗口的最大值也随之改变。

一般的，WT+WR=2n，当然，WR和WT都要≥1.当n=1时，序号可在[0，1]中使用；当n＞1时，序号可用在[0，2n-1]之间。通过范围中的筛选，我们可以计算出WT+WR的总和。 

后续 

    啊！这个东西可能单看有点迷惑，我犯懒了，停止等待协议、连续ARQ和滑动窗口，包括后面的超时与拥塞机制等应该放在一起讲。他们是共同为TCP服务的，而且密不可分。

    总的来说，使用滑动窗口机制就为了提供流量控制，防止运行较快的主机致使较慢主机的缓冲区溢出。