TCP如何保证传输可靠性

数据传输的可靠性主要可以分为以下几个方面：

• 数据内容不出错
• 不乱序
• 不重复
• 不丢包

如何保证不出错

校验和

将数据段分为多个16位的整数，进行相加

前面的进位补在后面，最后取反，得到校验和

发送方在发送数据前计算校验和，接收方收到数据后以同样的方式计算

若校验和不一致，则数据传输一定有误

如何保证不乱序、不重复、不丢包

累积确认(ACK)和序列号(seq)

在进行TCP传输时，根据字节对报文段进行编号，作为头部seq字段的值

每次接收方收到数据后，都会返回确认应答，若返回ACK(n)，则说明序列号小于n的报文段都已经被成功接收，并表示期望下一个报文段的序列号为n

同时，接收方可以根据序列号对报文段进行排序，去除具有相同序列号的数据

超时重传

发送方在发送完数据后，若在设定的时间内没有收到ACK应答，就重新发送刚刚的数据

（若发送方收到的ACK最大值为n，则从序列号为n的数据开始 进行重新传输）

流量控制

如果发送方的发送速度太快，可能会导致接收方的接收缓冲区很快被填满

之后到达接收方的数据都会丢包，这样就会引起大量的超时重传

因此，在TCP报文段的头部维护一个名为“Receive Window”的字段

用于表示接收方的接收缓冲区的剩余大小

接收方在返回ACK应答时，将自己的即时窗口大小填入，连同ACK报文一起发送过去

发送方根据窗口大小的值，调整自己的发送速度

如果发送方收到ACK后，发现Receive Window值为0，就会停止发送数据

并定期向接收方发送窗口探测数据段，询问接收方的窗口大小

拥塞控制

如果在网络拥堵的情况下，发送方仍然发送大量数据，就会加剧网络的拥堵，造成大量的丢包

因此，TCP引入了慢启动的机制

发送方维护一个拥塞窗口(cwnd)，用于限制发送速率（cwnd越大，每次可发送的数据量越大）

刚开始传输时，让cwnd从1个MSS开始，以指数级的速度增长

同时设定一个阈值，当cwnd超过阈值时，转变为线性增长

还有以下2种情况会马上调整cwnd的大小

1. 发送方接收到3个冗余的ACK(n)：设定阈值为当前cwnd的一半，进入快速恢复模式（快速重传序列号大于等于n的数据）
2. 发送方等待ACK超时：说明网络严重拥堵，设定阈值为当前cwnd的一半，并重新开始慢启动