CS 144 check3: the TCP sender

Lecture Notes

略

Exercises

现在，在check3中，您将实现连接的另一边。

TCPSender是一种工具，它从出站字节流转换为将成为不可靠数据报的有效负载的段。

TCP sender的任务是确保receiver至少收到每个bytes一次。任务：

1、跟踪window size

2、填满window

3、跟踪有哪些片段receiver没有回应，这些片段叫做outstanding片段

4、重新发送outstanding片段。

TCPSender如何知道一个片段丢失了？

TCPSender将会发送一堆TCPSenderMessage。每个都将包含一个来自输出字节流的（可能是空的）子字符串，用序列号索引以指示其在流中的位置，在流的开头用SYN标志标记，在结尾用FIN标记。具体来说，

1. 每隔几毫秒，TCPSender的tick方法将被调用，该参数告诉它自上次调用该方法以来已经经过了多少毫秒。使用此功能来维护TCPSender已活动的总毫秒数的概念。请不要尝试从操作系统或CPU中调用任何“时间”或“时钟”函数——tick方法是您对时间流逝的唯一访问权限。这使得事物具有确定性和可测试性。

2. 当构造TCPSender时，它会给出一个参数，告诉它重传超时（RTO）的“初始值”。RTO是在重新发送未完成的TCP段之前要等待的毫秒数。RTO的值会随着时间的推移而变化，但“初始值”保持不变。启动器代码将RTO的“初始值”保存在一个名为initial_RTO_ms的成员变量中。

3. 你将实现retransmission timer：一个可以在特定时间启动的警报，一旦RTO过去，警报就会关闭（或“expires”）。我们强调，时间流逝的概念来自于被调用的tick方法——而不是通过获得一天中的实际时间。

4. 每次发送包含数据的段（序列空间中的非零长度）（无论是第一次还是重传），如果计时器未运行，则启动它运行，以便在RTO毫秒后过期（对于RTO的当前值）。我们所说的“expire”的意思是，时间将在未来耗尽一定数量的毫秒。

5. 在确认了所有未完成的数据后，请停止retransmission timer。

6. 如果调用了tick，并且retransmission timer已expired：

   a) retransmit尚未被TCP receiver完全确认的最早（最低序列号，ISN）段。您需要在一些内部数据结构中存储未完成的段，以便实现这一点。

   b) 如果窗口大小非零：

   • i. 跟踪连续重传的次数，并增加它，因为您只是重传了一些内容。您的TCP连接将使用此信息来决定连接是否无望（一行中连续重传输太多），是否需要中止。

   • ii. RTO值乘2。这被称为“exponential backoff”——它减缓了糟糕网络上的重传，以避免进一步的工作。

   c) 重置retransmission timer并启动它，使其在RTO毫秒后过期（考虑到您可能刚刚将RTO的值翻了一倍！）。

7. 当接收方给发送方一个确认成功接收新数据的ackno时（ackno反映的是比以前任何ackno都大的绝对序列号）：

   a) 将RTO设置回其“初始值”。

   b) 如果发送方有任何未完成的数据，请重新启动retransmission timer，使其在RTO毫秒后（对于RTO的当前值）将expire。

   c) 将“连续重传”的计数重置为零。

参考：

1. CS 144
2. CS144 | Winter 2024, Lab 0~7 记录（已开源）