TCP 传输为什么可靠？

1）校验和

数据段在发送之前会预先计算一个校验和，存在头部，对端接收之后会再一次计算段的校验和，如果和头部的不相等则丢弃。

2）确认应答机制

从三次握手那里也可以感受到，发送端在传输数据时会发送一个seq，接收端收到之后会回传一个ack=seq+1 给到发送端，如果发送端接收不到ack包说明包丢失了，这时候再依据一定规律重传即可。这一定程度上保证了TCP传输的可靠性，而不是我随便想发就发，不管你收到了没有。

3）重传机制

上面讲到了确认应答，那么如果没有收到应答应该在何时开始重传呢？这就涉及到重传机制，一种是超时重传，一种是快速重传。

首先是超时重传，先明确一个报文包往返的时间称为RTT，而重传的时间称为RTO。发送端在发送一个包之后就会开启一个计时器，计算直到收到确认包的时间，如果在一个RTT内收不到对端发送的确认包，那么就可以判定发送的包丢失了/因为网络原因延迟到达了，这时候发送端就会开启超时重传，重新发送一个报文包，并将计时器清零。由此可见，设置的RTO与实际的RTT不应该相差太大，否则可能造成无谓等待或者无谓重传，，因此RTO的取值应该略大于RTT。

考虑到超时重传需要RTO时间，这会在一定程度上影响到传输的效率，那么有没有更快速的方法去判断包丢失呢？这就是快速重传可以实现的，我们都知道传输的报文包的seq是顺序出去的，那么假设发送端发生了包a、包b、包c、包d，如果包b在中途丢了，在这个传输过程中对于接收端来说，他会先回复包a的确认，之后如果没有收到包b，他会重复发送包a的确认包，在发送端收到三个冗余的包a确认包之后，就清楚包a后面的包丢失了，进而执行重传。这个过程是以数据为驱动的，而不是以超时时间为驱动的。

4）流量控制--滑动窗口

TCP两端互传肯定不能是随心所欲，想发就发，需要有一个东西来控制他们的发送接收速率，这个东西就是滑动串口。在TCP中是维护两个绝对指针和一个相对指针来控制窗口，当前发送完但是还没确认的数据划分在发送窗口中，可用窗口中是维护即将发送的符合大小要求的数据。对于已发送的包收到确认之后就会从发送窗口中“移除”，其实就是指针右移了，可用窗口也相应增大。依据窗口来发送数据就不会造成频繁超发的情况。

本端的窗口大小是通过在与对端交换报文时，其中的win数值决定的，也就是接收端其实是可以间接控制发送端的速率的，也就是说流量控制实际上是基于滑动窗口的。

①窗口关闭：这里还需要注意的是当可用窗口大小为0时说明不能继续发送了，需要停下来等待对端回复确认。这时候接收端处理完毕之后会发送一个win为非零值的包给对端，而如果这个包丢失了，那么就会造成死锁的情况：发送端在等接收端确认，接收端在等发送端发送新的报文。为了解决这个问题，TCP的每个连接都会维护一个持续计时器，当收到对端的win=0的包之后就会开启计时，如果发送超时就会发送窗口探测报文，对方在确认这个报文的时候会带上win，以此打破死锁的局面。

②小窗口：现在考虑如果窗口腾出多少字节空间对端就发送多少字节，那么就可能造成很多几个字节的包被发送出去(需要注意报文头都40字节了)，这样无疑会耗费掉传输资源，因此接收方的策略一般为 当窗口小于Min(MSS，缓存空间/2) 时就会向对端回win=0的包，以此来停止发送行为。发送方同样是类似的策略，达到要求才发送数据。

5）ARQ协议

自动重传请求（Automatic Repeat-reQuest）是 OSI 模型中数据链路层和传输层的错误纠正协议之一。它通过使用确认和超时这两个机制，在不可靠服务的基础上实现可靠的信息传输。确认和超时其实就是上面2)、3)两点的内容，这不过这里聚合起来讲。

ARQ有两种分类协议，一种是停止等待ARQ，一种是连续ARQ。

其中停止等待就是在发送一组报文包之后并不马上发送下一组，而是等待对端确认之后再发送下一组，如果超时就重发，直到收到确认包。这种方式显而易见的可以保证可靠性，但是问题也很显然，如果对端确认得慢，那么传输速率也会随之被影响。

另一种连续ARQ指的是发送方维护一个窗口【滑动窗口】，发送端并不等待对方确认之后才发下一个报文组，在窗口中的报文可以发送出去不等待确认，对端采用的是累积确认，对按序到达的最后一个报文包发送ack，表明该报文seq号之前的包都被收到了。这种做法的好处是信道利用率较高，但是如果发送端发送5个包，对端收到了1、2、4、5，根据该定义，对端只会确认2号包，因此发送端会重发3、4、5号包【回退N】，但其实只丢了一个，但发送端并不清楚。

6）拥塞控制

参考资料：[小林coding图解网络]