TCP重传机制

 

基于超时的重传

原理

发送方发送数据包后，启动一个计时器 （重传定时器），重传间隔为RTO（Retransmission Timeout，RTO）。如果在定时器到期前，没有收到ACK，那就就会假定，数据包丢失，就要重传。RTO是根据RTT（Round-Trip Time，RTT）计算来的，更进一步，其实是基于SRTT（RTT的加权平均值）和RTTVAR（RTT的偏差）计算得到的。RTO是动态变化的，每收到一个ACK或者重传开始后，收到一个ACK或者定期，三种方式来触发更新。其中，为了避免重传时，网络还是有较大的不确定性，一些实现上，也会在重传时，延迟进行RTO的更新。

快速重传

原理

当发送方连续收到3个重复的ACK时，就会立刻重传丢失的那个数据包，不等待超时。之所以一定要收到3个再重传，而不是1个或者2个，这是因为，如果只是偶尔的网络抖动或数据包重排序等暂时性现象，导致接收方没收到包，发送方其实没必要立刻重传。这种机制通过增加重传的触发门槛，提高了对丢包检测的准确性，从而优化了网络资源的利用和数据传输的效率。以下，是它的工作流程示例：

1. 发送数据包：

   • 发送方发送一系列数据包，如包1, 2, 3, 4。

2. 接收方检测丢失：

   • 接收方如果只收到数据包1和3，发现数据包2丢失，会发送ACK(1)，表示期望收到序列号为2的数据包。
   • 此时，ACK(1)是第一个重复的ACK。

3. 重复ACK计数：

   • 发送方收到第一个重复的ACK(1)时，不立即重传数据包2，而是等待更多的ACK来确认丢失情况。
   • 当接收方再次收到数据包3或其他后续数据包时，会继续发送ACK(1)，累计到三个重复的ACK(1)。

4. 触发快速重传：

   • 发送方收到第三个重复的ACK(1)后，确认数据包2确实丢失，立即重传数据包2。
   • 发送方继续发送后续数据包，恢复正常传输。

选择性确认（SACK）

原理

升级版的确认机制。接收方回复某个ACK确认包的时候，同时这个数据的TCP可选字段中，还有一个SACK选项，它会分成一个或者多个SACK块，每个块代表我已经收到了什么数据包（通过起始、结束序列号来表示出具体的数据部分）。这样发送方就能明白，原来漏掉了是xx号，接收方已经收到了其他的，那我只要重传xx号的数据包即可。而普通的ACK确认机制，发送方收到要重传某个数据包后，他不知道接收方在此数据包之后的数据包有没有收到，于是干脆把后面的数据包也全部都重传了，这样效率肯定会比SACK低一些。SACK并不是默认开启的，因为它要求客户端、服务器都支持SACK。当前，大多数操作系统，默认都是开启的。是否开启SACK，这会在三次握手的过程中进行确认：

• 如果双方都在SYN包中包含SACK-Permitted选项，则SACK在该连接中被启用；
• 如果任一方不支持或未包含SACK-Permitted选项，则该连接中不会使用SACK。

以下，是它的工作流程示例：

• 发送方发送数据包1、2、3、4、5、6，其中2丢失了；
接收方收到数据包后，发送ACK(1)（表示期望收到的数据段序列号是2）和

SACK选项

：
• SACK块1：起始序列号3，结束序列号4
• SACK块2：起始序列号5，结束序列号6
• 发送方根据SACK信息，重传数据包2，而不重传3、4、5、6。