计网第五章（运输层）（六）（TCP可靠传输的实现）

目录

一、基本概述

二、具体实现

1.前后沿：

2.利用指针描述发送窗口的状态

3.有差错情况

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之前在数据链路层时已经讨论过可靠传输（计网第三章（数据链路层）（二）（可靠传输）），也在其中提到过可靠传输并不局限于数据链路层。

一、基本概述

TCP通过以字节为单位的滑动窗口来实现可靠传输。

可靠传输的概念在之前已经提到过，这里不再做赘述。

在本篇博客中，假设网络不存在拥塞问题，即发送方的窗口值只由接收方的接收窗口确定。

二、具体实现

1.前后沿：

如图，发送窗口的边界可以定为前沿和后沿。后沿的后面部分是已经发送并收到确认的数据，可以从发送缓存中删除掉。前沿前面的部分是当前不允许发送的数据的序号。窗口内的是当前可以发送的数据的序号。

后沿移动情况有两种可能： 

1.向前移动：收到了新的确认，就会向前移动。

2.不动：没有收到新的确认，就不会向前移动。

后沿不可能向后移动，因为不能撤销已收到的确认。

前沿的移动情况有三种：

1.不移动：（1）没有收到新的确认，并且对方通知的窗口值大小也没变。

                 （2）收到了新的确认，但是对方通知的窗口值恰巧缩小，所以没有移动。如图，假设接收方给发送方发回了11号确认，表示11号之前的数据全部收到。同时接收方将自己的窗口值改为2，那么发送窗口的前沿不会进行移动。也就是说，向前移动和向后回缩的尺寸恰好相等，就不会移动。

2.向前移动：一般都是不断向前移动，收到新确认后并且返回的接收窗口值不变或者增加都会向前移动。还是最开始的例子，收到11号确认后，接收窗口的值并没有改变，所以前沿移动到14号数据前。

3.向后移动：

向前移动的尺寸小于向后回缩的尺寸。 仍然用最开始的例子，假设收到11号确认后，接收方的窗口值变为了1，那么发送窗口的前沿反而从12变成了11。但是，这种情况很糟糕，比如在收到11号确认分组前，12号数据已经发送出去了，这时候又缩小窗口值不让发送，就会引发错误。所以并不支持这样做。

2.利用指针描述发送窗口的状态

如图：

实际p1指针就是窗口前沿的位置，p3指针就是窗口后沿的位置。

所以p3之后的部分仍然是已经给您发送并确认的数据的序号。

p1之前的部分是当前不允许发送的数据的序号。

p1-p3是发送窗口的尺寸。

p2-p3是已经发送但是还未收到确认的数据的字节数。

p1-p2是当前允许但还未发送的数据的字节数。

可以看到，实际上这种描述方法就是把发送窗口里的情况进行了更细致的分析。

3.有差错情况

如图：假设现在发送方向接收方发送了9到11号数据，但是9号数据在传输过程中丢失。接收方接收到后发现是未按序到达的数据，于是将10号和11号数据存入接收缓存中，并返回当前按序到达的最高序号的确认，确认号应该为9，表示9号之前的数据都已经正确接收。

在前面总结拥塞控制（计网第五章（运输层）（五）（TCP拥塞控制））时，提到了快重传算法，即发送方收到三个重复确认，就立即重传相应的报文段。在本例中，发送方只收到了一个重复确认，所以不会有所动作。

可能有些同学会问，为什么得三个重复确认？一个不行吗？

拿本例来说，实际上，接收方没有收到9号数据不一定就是9号数据丢失，也可能是停留在网络的某处，即数据未按序到达。如果在接收方返回确认之后，该数据又到达接收方，那么接收方就会将其放入接收缓存，现在接收方就可以将9、10、11号数据交付给上层。所以实际三个重复确认是为了确保该数据是真的丢失了。

 注意：TCP的接收方要求必须有累计确认和捎带确认的机制，这样可以减少传输的开销。

可能有些读者看完TCP的可靠传输后，感觉好像TCP可靠传输就是选择重传协议。但是注意TCP的可靠传输的接收方是有累积确认的，但是选择重传为了只重传出现误码的数据分组，不再使用累积确认。TCP协议的设计目标是实现高效、可靠的数据传输，而不仅仅是仅重传出现误码的数据段。

所以TCP的可靠传输是有选择重传的机制，但是不仅仅局限于该机制，所以TCP协议的可靠传输并不完全等同于选择重传协议。