TCP协议的解析

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TCP报文段结构

TCP和UDP报文一样的是，首部都包含了源端口号和目的端口号以及校验和字段。一般而言TCP的首部是20字节（通常，这个Options是空的）。TCP的首部长度是可变的。

Receive window用于流量控制，它用于指示接收方愿意接受的字节数量。

head len是指示以4字节为单位的TCP的长度。

TCP是在可靠数据传输原理上建立的，它采用的依然是超时重传。超时重传的最大问题是应该把它设置为多少？我们知道它肯定得大于往返时间（RTT）。大多少？RTT是多少？这些都是我们必须知道的。RTT是一个变量，我们一般是根据统计平均来设置RTT。在RFC 6289文档中给出了合理设置超时时间的公式。

EstimatedRTT是取得的一个指数加权平均。

DevRTT是TRR的偏差（相当于方差），用于估计平均RTT偏离EstimatedRTT的程度。

发送方

TCP的发送方从上层接收到数据，生产具有序列号的TCP报文段，启动定时器。如果超出等待时间，那么重传具有最小序号的未确认报文段，并且重启定时器。如果收到ACK。那么当y(ACK携带的期望下一个报文段序号)>sendbase(当前窗口起始位置)，那么滑动窗口到sendbase=y处。发送下一个报文段。

一些重传的情形

左边的情形是ACK丢失了，等待超时之后，发送方重传，接收方将重复接受的92序号的报文段丢弃。

右边的情形是ACK在并未丢失，但是超时了。在重传了92后，收到了ACK100和ACK120，那么不会重传100。

还有一种情形是和右边类似的，但是传输的过程中，ACK100丢失了，ACK120没有丢失。如下图所示。

这种情形下，由于接收方收到了ACK120，那么就说明ACK100已经被正确接收了，不必重传。

快速重传

在实际实现TCP协议的时候，TCP每次重传时都会将下一次的超时时间间隔设置为先前的两倍，而不是在使用公式计算出来的时间。例如初始的超时时间间隔是1s，那么当第一次超时之后，下一次的超时时间间隔就设置为2s。这样的实现带来的一个问题是当某种情形下网络拥塞，导致超时间隔变得很大。这样就会使得TCP的延迟变得很高。幸运的是，我们能够通过接收方返回的冗余ACK进行判断报文段是否丢失。因为当一个报文段丢失的时候，接收方会不断返回同一个ACK，要求重传该报文段。但我们收到冗余ACK到达3次时，那么就重传该报文段，而不是等待超时时间间隔。这就是TCP的快速重传。

3次ACK就重传是根据丢包概率以及性能得出的。并不是说3次就一定是丢包了。

接收方

第二种情况是说，上一个报文段没收到，它的下一个报文段收到了，重传以后收到了上一个报文段，那么立即发送的单个ACK是较大的那个ACK。