速读原著-TCP/IP(时间戳选项)
第24章 TCP的未来和性能
24.5 时间戳选项
时间戳选项使发送方在每个报文段中放置一个时间戳值。接收方在确认中返回这个数值，从而允许发送方为每一个收到的 A C K计算RT T（我们必须说“每一个收到的 A C K”而不是“每一个报文段”，是因为T C P通常用一个A C K来确认多个报文段）。我们提到过目前许多实现为每一个窗口只计算一个 RT T，对于包含8个报文段的窗口而言这是正确的。然而，较大的窗口大小则需要进行更好的RT T计算。
RFC 1323的3 . 1节给出了需要为较大窗口进行更好的 RT T计算的信号处理的理由。通常RT T通过对一个数据信号（包含数据的报文段）以较低的频率（每个窗口一次）进行采样来进行计算，这就将别名引入了被估计的RT T中。当每个窗口中有8个报文段时，采样速率为数据率的1 / 8，这还是可以忍受的。但是如果每个窗口中有1 0 0个报文段时，采样速率则为数据速率的1 / 1 0 0，这将导致被估计的RT T不精确，从而引起不必要的重传。如果一个报文段被丢失，则会使情况变得更糟。
图1 8 - 2 0显示了时间戳选项的格式。发送方在第 1个字段中放置一个32 bit的值，接收方在应答字段中回显这个数值。包含这个选项的 T C P首部长度将从正常的2 0字节增加为3 2字节。
时间戳是一个单调递增的值。由于接收方只需要回显收到的内容，因此不需要关注时间戳单元是什么。这个选项不需要在两个主机之间进行任何形式的时钟同步。 RFC 1323推荐在1毫秒和1秒之间将时间戳的值加1。
4.4BSD在启动时将时间戳始终设置为0，然后每隔500 ms将时间戳时钟加1。在图2 4 - 7中，如果观察在报文段1和报文段11的时间戳，它们之间的差（8 9个单元）对应于每个单元500 ms的规定，因为实际时间差为44.4秒。
在连接建立阶段，对这个选项的规定与前一节讲的窗口扩大选项类似。主动发起连接的一方在它的S Y N中指定选项。只有在它从另一方的 S Y N中收到了这个选项之后，该选项才会在以后的报文段中进行设置。
我们已经看到接收方 T C P不需要对每个包含数据的报文段进行确认，许多实现每两个报文段发送一个A C K。如果接收方发送一个确认了两个报文段的 A C K，那么哪一个收到的时间戳应当放入回显应答字段中来发回去呢？为了减少任一端所维持的状态数量，对于每个连接只保持一个时间戳的数值。选择何时
更新这个数值的算法非常简单：
- TCP跟踪下一个A C K中将要发送的时间戳的值（一个名为 t s re c e n t的变量）以及最后发送的A C K中的确认序号（一个名为l a s t a c k的变量）。这个序号就是接收方期望的序号。
- 当一个包含有字节号 l a s t a c k的报文段到达时，则该报文段中的时间戳被保存在 t s re c e n t中。
- 无论何时发送一个时间戳选项， t s re c e n t就作为时间戳回显应答字段被发送，而序号字段被保存在l a s t a c k中。
这个算法能够处理下面两种情况：
- 如果A C K被接收方迟延，则作为回显值的时间戳值应该对应于最早被确认的报文段。例如，如果两个包含 1 ~ 1 0 2 4和1 0 2 5 ~ 2 0 4 8字节的报文段到达，每一个都带有一个时间戳选项，接收方产生一个ACK 2049来对它们进行确认。此时， A C K中的时间戳应该是包含字节 1 ~ 1 0 2 4的第1个报文段中的时间戳。这种处理是正确的，因为发送方在进行重传超时时间的计算时，必须将迟延的A C K也考虑在内。
- 如果一个收到的报文段虽然在窗口范围内但同时又是失序，这就表明前面的报文段已经丢失。当那个丢失的报文段到达时，它的时间戳（而不是失序的报文段的时间戳）将被回显。例如，假定有3个各包含1 0 2 4字节数据的报文段，按如下顺序接收：包含字节 1 ~ 1 0 2 4的报文段1，包含字节2 0 4 9 ~ 4 0 7 2的报文段3和包含字节1 0 2 5 ~ 2 0 4 8的报文段2。返回的A C K应该是带有报文段1的时间戳的ACK 1025（一个正常的所期望的对数据的 A C K）、带有报文段1的时间戳的ACK 1025（一个重复的、响应位于窗口内但却是失序的报文段的 A C K），然后是带有报文段2的时间戳的ACK 3073（不是报文段3中的较后的时间戳）。这与当报文段丢失时的对RT T估计过高具有同样的效果，但这比估计过低要好些。而且，如果最后的 A C K含有来自报文段3的时间戳，它可以包括重复的 A C K返回和报文段2被重传所需要的时间，或者可以包括发送方的报文段 2的重传超时定时器到期的时间。无论在哪一种情况下，回显报文段 3的时间戳将引起发送方的RT T计算出现偏差。
尽管时间戳选项能够更好地计算 RT T，它还为发送方提供了一种方法，以避免接收到旧的报文段，并认为它们是现在的数据的一部分。下一节将对此进行描述。