TCP的这些特性你知道吗？（重传机制篇）

在 TCP 中，当发送端的数据到达接收主机时，接收端主机会返回一个确认应答消息，表示已收到消息。但在错综复杂的网络，并不一定能那么顺利能正常的数据传输，万一数据在传输过程中丢失了呢？TCP 针对数据包丢失的情况，会用重传机制解决。

常见的重传机制:

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超时重传

在发送数据时，设定一个定时器，当超过指定的时间后，没有收到对方的?ACK?确认应答报文，就会重发该数据，也就是我们常说的超时重传。

触发机制

TCP 会在以下两种情况发生超时重传：

• 数据包丢失
• 确认应答丢失

超时时间

• RTT（Round-Trip Time 往返时延）

• RTO?（Retransmission Timeout 超时重传时间）

对于RTO?「较长或较短」有两种超时时间不同的情况：

• 当超时时间?RTO 较大时，重发就慢，丢了老半天才重发，没有效率，性能差；
• 当超时时间?RTO 较小时，会导致可能并没有丢就重发，于是重发的就快，会增加网络拥塞，导致更多的超时，更多的超时导致更多的重发。

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根据上述的两种情况，我们可以得知，超时重传时间 RTO 的值应该略大于报文往返 RTT 的值。

RTT的计算

Linux 下，α = 0.125，β = 0.25， μ = 1，? = 4。

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ps：如果超时重发的数据，再次超时的时候，又需要重传的时候，TCP 的策略是超时间隔加倍，也就是每当遇到一次超时重传的时候，都会将下一次超时时间间隔设为先前值的两倍。两次超时，就说明网络环境差，不宜频繁反复发送。

快速重传

快速重传（Fast Retransmit）机制，它不以时间为驱动，而是以数据驱动重传。

触发机制

快速重传的工作方式是当收到三个相同的 ACK 报文时，会在定时器过期之前，重传丢失的报文段。

引发的问题

重传的时候，是重传一个，还是重传所有的问题。（例如上图是只重传Seq2 ，还是Seq2 ，Seq3，Seq4，Seq5都重传）

• 如果只选择重传 Seq2 一个报文，那么重传的效率很低。因为对于丢失的 Seq3 报文，还得在后续收到三个重复的 ACK3 才能触发重传。

• 如果选择重传 Seq2 之后已发送的所有报文，虽然能同时重传已丢失的 Seq2 和 Seq3 报文，但是 Seq4、Seq5的报文是已经被接收过了，对于重传 Seq4 ～Seq5?折部分数据相当于做了一次无用功，浪费资源。

SACK 方法

SACK（ Selective Acknowledgment），?选择性确认。

在 TCP 头部「选项」字段里加一个?SACK?，它可以将已接受那部分的信息发送给[发送方]，这样发送方就可以只重传丢失的数据。

触发机制

发送方收到了三次同样的 ACK 确认报文，于是就会触发快速重发机制。并通过?SACK?信息发现只有?200~299?这段数据丢失，则重发时，就只选择了这个 TCP 段进行重复。

ps：如果要支持?SACK，必须双方都要支持。在 Linux 下，可以通过?net.ipv4.tcp_sack?参数打开这个功能（Linux 2.4 后默认打开）。

D-SACK

D-SACK 全称Duplicate SACK，其使用了 SACK 来告诉「发送方」有哪些数据被重复接收了。

ACK 丢包触发

• 「接收方」发给「发送方」的两个 ACK 确认应答都丢失了，所以发送方超时后，重传第一个数据包（3000 ~ 3499）
• 于是「接收方」发现数据是重复收到的，于是回了一个 SACK = 3000~3500，告诉「发送方」 3000~3500 的数据早已被接收了，因为 ACK 都到了 4000 了，已经意味着 4000 之前的所有数据都已收到，所以这个 SACK 就代表着?D-SACK。
• 这样「发送方」就知道了，数据没有丢，是「接收方」的 ACK 确认报文丢了。

网络延时

• 数据包（1000~1499） 被网络延迟了，导致「发送方」没有收到 Ack 1500 的确认报文。
• 而后面报文到达的三个相同的 ACK 确认报文，就触发了快速重传机制，但是在重传后，被延迟的数据包（1000~1499）又到了「接收方」；
• 所以「接收方」回了一个 SACK=1000~1500，因为 ACK 已经到了 3000，所以这个 SACK 是 D-SACK，表示收到了重复的包。
• 这样发送方就知道快速重传触发的原因不是发出去的包丢了，也不是因为回应的 ACK 包丢了，而是因为网络延迟了。

总结

D-SACK?有这么几个作用：

1. 可以让「发送方」知道，是发出去的包丢了，还是接收方回应的 ACK 包丢了;
2. 可以知道是不是「发送方」的数据包被网络延迟了;
3. 可以知道网络中是不是把「发送方」的数据包给复制了;

ps：在 Linux 下可以通过?net.ipv4.tcp_dsack?参数开启/关闭这个功能（Linux 2.4 后默认打开）。