【TCP】往返时间的估计与超时

往返时间的估计与超时

  TCP采用超时/重传机制来处理报文段的丢失问题。尽管这在概念上面很简单，但是在实际中还
是会产生很多微妙的问题。最明显还是超时时间间隔的设置。很显然，这个时间间隔肯定会大于RTT
时间,但是具体为多大呢？如何估计最开始的往返时间呢？下面将介绍这些问题的一些解决办法。

估计往返时间

  报文段的样本RTT（表示为SampleRTT）为某报文段发出到对该报文段的确认被收到之间的时间
量大多数TCP的实现仅在某个时刻做一次SampleRTT测量，而不是为每个报文段测量一个SampleRTT。
  也就是说，在任何时刻，仅为一个已发送但是目前尚未被确认的报文段估计SampleRTT,从而产生
一个接近每个RTT的新SampleRTT值。

  另外，TCP绝不为被重传的报文计算SampleRTT；它仅为传输一次的报文段测量SampleRTT。

  由于路由器的拥塞和端系统负载的变化，这些报文段的SampleRTT是波动的，所以给定的任何
SampleRTT都是非典型的。因此要取得典型的RTT，就要对SampleRTT进行加权取值。

        EstimatedRTT = (1-α)*EstimatedRTT + α*SampleRTT

  [RFC 6298]中给出α的参考值为0.125
  对于最近的样本赋予较大的权值，是因为越近的样本越能反应网络当前的拥塞状况。
  从统计学观点讲，这种平均被称为指数加权移动平均（EWMA）

  除估算RTT外，测量RTT变化也是很有用的！
  [RFC 6298]定义了RTT偏差 DevRTT，用于估算SampleRTT偏离EstimatedRTT的程度：

       DevRTT = (1-β)*DevRTT + β*|SampleRTT - EstimatedRTT|

  DevRTT是SampleRTT和EstimatedRTT之差的指数加权移动平均
  如果SampleRTT的波动小那么DevRTT的波动便会小，反之亦此。
  第一次的DevRTT=1/2(SampleRTT)，以后按公式来计算，推荐β为0.25

设置和管理重传超时间隔

  超时时间间隔应该大于EstimatedRTT并且不能大于太多。超时时间间隔为EstimatedRTT加
上一些余量。并且在SampleRTT值波动大时，余量较大；当波动较小时，余量较小。因此就用
到了DevRTT。由此得出TCP重传时间间隔计算公式：

      TimeoutInterval = EstimatedRTT + 4*DevRTT

  推荐的初始TimeoutInterval为1秒。
  出现超时后，TimeoutInterval直接加倍。
  因为此次重传可能是报文确认ACK因为网络拥塞而延迟到达从而导致报文重传，重传报文
后，不久，ACK到达，会导致SampleRTT变小，进而使TimeoutInterval变小，使后面的报文出
现过早超时！

  一旦报文段收到并更新EstimatedRTT后，TimeoutInterval又使用上述公式。

---

  此文为《计算机网络 自顶向下方法》的学习笔记4