TCP流量控制
滑动窗口
TCP 是每发送一个数据,都要进行一次确认应答。当上一个数据包收到了应答了, 再发送下一个
这个模式就有点像我和你面对面聊天,你一句我一句。但这种方式的缺点是效率比较低的
如果你说完一句话,我在处理其他事情,没有及时回复你,那你不是要干等着我做完其他事情后,我回复你,你才能说下一句话,很显然这不现实
按数据包进行确认应答,这样的传输方式有一个缺点:数据包的往返时间越长,通信的效率就越低。
为解决这个问题,TCP 引入了窗口这个概念。即使在往返时间较长的情况下,它也不会降低网络通信的效率
那么有了窗口,就可以指定窗口大小,窗口大小就是指无需等待确认应答,而可以继续发送数据的最大值
窗口的实现实际上是操作系统开辟的一个缓存空间,发送方主机在等到确认应答返回之前,必须在缓冲区中保留已发送的数据。如果按期收到确认应答,此时数据就可以从缓存区清除
假设窗口大小为 3
个 TCP 段,那么发送方就可以「连续发送」 3
个 TCP 段,并且中途若有 ACK 丢失,可以通过「下一个确认应答进行确认」。如下图:
TCP 头里有一个字段叫 Window
,也就是窗口大小。
这个字段是接收端告诉发送端自己还有多少缓冲区可以接收数据。于是发送端就可以根据这个接收端的处理能力来发送数据,而不会导致接收端处理不过来。
所以,通常窗口的大小是由接收方的窗口大小来决定的。
发送方发送的数据大小不能超过接收方的窗口大小,否则接收方就无法正常接收到数据
流量控制
发送方不能无脑的发数据给接收方,要考虑接收方处理能力;如果一直无脑的发数据给对方,但对方处理不过来,那么就会导致触发重发机制,从而导致网络流量的无端的浪费
为了解决这种现象发生,TCP 提供一种机制可以让「发送方」根据「接收方」的实际接收能力控制发送的数据量,这就是所谓的流量控制
为了简单起见,假设以下场景:
- 客户端是接收方,服务端是发送方
- 假设接收窗口和发送窗口相同,都为
200
- 假设两个设备在整个传输过程中都保持相同的窗口大小,不受外界影响
根据上图的流量控制,说明下每个过程:
- 客户端向服务端发送请求数据报文。这里要说明下,本次例子是把服务端作为发送方,所以没有画出服务端的接收窗口
- 服务端收到请求报文后,发送确认报文和 80 字节的数据,于是可用窗口
Usable
减少为 120 字节,同时SND.NXT
指针也向右偏移 80 字节后,指向 321,这意味着下次发送数据的时候,序列号是 321 - 客户端收到 80 字节数据后,于是接收窗口往右移动 80 字节,
RCV.NXT
也就指向 321,这意味着客户端期望的下一个报文的序列号是 321,接着发送确认报文给服务端 - 服务端再次发送了 120 字节数据,于是可用窗口耗尽为 0,服务端无法再继续发送数据
- 客户端收到 120 字节的数据后,于是接收窗口往右移动 120 字节,
RCV.NXT
也就指向 441,接着发送确认报文给服务端 - 服务端收到对 80 字节数据的确认报文后,
SND.UNA
指针往右偏移后指向 321,于是可用窗口Usable
增大到 80 - 服务端收到对 120 字节数据的确认报文后,
SND.UNA
指针往右偏移后指向 441,于是可用窗口Usable
增大到 200 - 服务端可以继续发送了,于是发送了 160 字节的数据后,
SND.NXT
指向 601,于是可用窗口Usable
减少到 40 - 客户端收到 160 字节后,接收窗口往右移动了 160 字节,
RCV.NXT
也就是指向了 601,接着发送确认报文给服务端 - 服务端收到对 160 字节数据的确认报文后,发送窗口往右移动了 160 字节,于是
SND.UNA
指针偏移了 160 后指向 601,可用窗口Usable
也就增大至了 200