TCP如何保证可靠传输

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一、超时重传机制

TCP服务必须能够重传超时时间内未收到确认的TCP报文段。为此，TCP模块为每个TCP报文段都维护一个重传定时器，该定时器在TCP报文第一次被发送时启动。如果超时时间内未收到接收方的应答，TCP模块将重传TCP报文段并重置定时器。至于下次重传的超时时间如何选择，以及最多执行多少次重传，就是TCP的重传策略。

Linux有两个重要的内核参数与TCP超时重传相关：/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1和/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2，前者指定在底层IP接管之前TCP最少执行的重传次数，默认值为3；后者指定连接放弃前TCP最多可以执行的重传次数，默认值为15。

我们来看看CentOS7 Linux操作系统中这两个参数大小：

时间间隔依次为0.2s、0.4s、0.8s、1.6s和3.2s，每次重传超时时间都增加一倍。在5次重传均失败的情况下，底层的IP和ARP开始接管。

二、确认应答机制

回忆TCP的头部信息：

头部信息中有一个32位序号字段，一次TCP通信（从TCP连接建立到断开）过程中某一个传输方向上字节流每个字节的的编号。

假设A主机和B主机进行TCP通信，A发送给B的第一个TCP报文段中，序号值被系统初始化为某个随机值ISN(Initial Sequence Number, 初始序号值)。那么在该传输方向（从A到B），后续的TCP报文段中序号值将被系统设置成ISN加上该报文段所携带数据的第一个字节在整个字节流在的偏移。

例如，某个TCP报文段传送的数据是字节流在的第1025~2048字节，那么该报文段的序号值就是 ISN+1025。另一个传输方向（从B到A）的TCP报文段的序号值也有相同的含义。

32位确认序号：用作对另一方发送来的TCP报文段的响应。其值是收到的TCP报文段的序号值加1。假设A主机和B主机进行TCP通信，那么A发送出的TCP报文段不仅携带自己的序号，而且包含对B发送来的TCP报文段的确认序号。反之，B发送出的TCP报文段也同时携带自己的序号和对A发送来的报文段的确认序号。

三、滑动窗口机制

TCP头部信息中有一个16位窗口大小，是用来告诉对方本端还能的TCP接收缓冲区还能容纳多少字节的数据。

对TCP的滑动窗口机制，窗口大小指的是无需等待确认应答而可以继续发送数据的最大值。

• 发送前四个段的时候，不需要等待任何ACK，直接发送；
• 收到第一个ACK之后，滑动窗口向后移动，继续发送第五个段的数据，依次类推；
• 操作系统内核为了维护这个滑动窗口，需要开辟发送缓冲区来记录当前还有那些数据没有应答；只有确认应答过的数据，才能从缓冲区中删掉；
• 窗口越大，则网络的吞吐率就越高。

如果发生丢包，如何解决？

分情况丢包：
1.假如是ACK丢了，这种情况问题不大，如果收到后面报文的ACK，就可以知道，该报文之前的全部报文都已收到；

2.假如是数据包丢了，如果本端连续收到对方3个同样的确认应答报文，则进行重发。