背景
將TCP與UDP這樣的簡(jiǎn)單傳輸協(xié)議區(qū)分開來(lái)的是它傳輸數(shù)據(jù)的質(zhì)量聘萨。TCP對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤缚柏，這種數(shù)據(jù)管理需要協(xié)議有以下兩大關(guān)鍵功能：
可靠性：保證數(shù)據(jù)確實(shí)到達(dá)目的地个绍。如果未到達(dá)掀潮，能夠發(fā)現(xiàn)并重傳骄呼。
數(shù)據(jù)流控：管理數(shù)據(jù)的發(fā)送速率共苛，以使接收設(shè)備不致于過(guò)載。+
要完成這些任務(wù)蜓萄，整個(gè)協(xié)議操作是圍繞滑動(dòng)窗口確認(rèn)機(jī)制來(lái)進(jìn)行的隅茎。因此，理解了滑動(dòng)窗口嫉沽，也就是理解了TCP辟犀。
滑動(dòng)窗口
IP層協(xié)議屬于不可靠的協(xié)議，IP層并不關(guān)系數(shù)據(jù)是否發(fā)送到了對(duì)端绸硕，TCP通過(guò)確認(rèn)機(jī)制來(lái)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
假設(shè)A和B之間新建立了一條TCP連接堂竟。設(shè)備A需要傳送一長(zhǎng)串?dāng)?shù)據(jù)流，但設(shè)備B無(wú)法一次全部接收玻佩，所以它限制設(shè)備A每次發(fā)送分段指定數(shù)量的字節(jié)數(shù)出嘹，直到分段中已發(fā)送的字節(jié)數(shù)得到確認(rèn)。之后咬崔，設(shè)備A可以繼續(xù)發(fā)送更多字節(jié)税稼。每一個(gè)設(shè)備都對(duì)發(fā)送，接收及確認(rèn)數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤垮斯。
如果我們?cè)谌我粫r(shí)間點(diǎn)對(duì)于這一過(guò)程做一個(gè)“快照”娶聘，那么我們可以將TCP buffer中的數(shù)據(jù)分為以下四類，并把它們看作一個(gè)時(shí)間軸：
- 已發(fā)送已確認(rèn)數(shù)據(jù)流中最早的字節(jié)已經(jīng)發(fā)送并得到確認(rèn)甚脉。這些數(shù)據(jù)是站在發(fā)送設(shè)備的角度來(lái)看的丸升。如下圖所示，31個(gè)字節(jié)已經(jīng)發(fā)送并確認(rèn)牺氨。
- 已發(fā)送但尚未確認(rèn) 已發(fā)送但尚未得到確認(rèn)的字節(jié)狡耻。發(fā)送方在確認(rèn)之前，不認(rèn)為這些數(shù)據(jù)已經(jīng)被處理猴凹。下圖所示14字節(jié)為第2類夷狰。
- 未發(fā)送而接收方已Ready 設(shè)備尚未將數(shù)據(jù)發(fā)出 ，但接收方根據(jù)最近一次關(guān)于發(fā)送方一次要發(fā)送多少字節(jié)確認(rèn)自己有足夠空間郊霎。發(fā)送方會(huì)立即嘗試發(fā)送沼头。如圖，第3類有6字節(jié)。
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未發(fā)送而接收方Not Ready 由于接收方not ready进倍，還不允許將這部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)出土至。
四種類型TCP buffer的數(shù)據(jù)
發(fā)送窗口與可用窗口
整個(gè)過(guò)程關(guān)鍵的操作在于接收方允許發(fā)送方一次能容納的未確認(rèn)的字節(jié)數(shù)。這稱為發(fā)送窗口猾昆，有時(shí)也稱為窗口陶因。該窗口決定了發(fā)送方允許傳送的字節(jié)數(shù)，也是2類和3類的字節(jié)數(shù)之和垂蜗。因此楷扬，最后兩類（接收方準(zhǔn)備好而尚未發(fā)送，接收方未準(zhǔn)備好）的分界線在于添加了從第一個(gè)未確認(rèn)字節(jié)開始的窗口贴见。本例中烘苹，第一個(gè)未確認(rèn)字節(jié)是32，整個(gè)窗口大小是20片部。+
可用窗口的定義是：考慮到正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量镣衡，發(fā)送方仍被允許發(fā)送的數(shù)據(jù)量。實(shí)際上等于第3類的大小吞琐。左邊界就是窗口中的第一個(gè)字節(jié)（字節(jié)32）捆探，右邊界是窗口中最后一個(gè)字節(jié)（字節(jié)51）。概念的詳細(xì)解釋看下圖站粟。
窗口滑動(dòng)過(guò)程
初始狀態(tài)
關(guān)于窗口的滑動(dòng)過(guò)程：初始狀態(tài)假設(shè)如下圖所示黍图，即當(dāng)上圖中第三類的6字節(jié)立即發(fā)送之后，這6字節(jié)從第3類轉(zhuǎn)移到第2類奴烙。字節(jié)變?yōu)槿缦拢?/p>
- 已發(fā)送已確認(rèn)字節(jié)1至31助被。
- 已發(fā)送但尚未確認(rèn)字節(jié)32至51。
- 未發(fā)送而接收方已Ready字節(jié)為0切诀。
- 未發(fā)送而接收方Not Ready字節(jié)52至95揩环。
傳輸過(guò)程
例如，假設(shè)已發(fā)送未確認(rèn)字節(jié)（32至45）分為4段傳輸：32-34幅虑，35-36丰滑，37-41，42-45倒庵。第1褒墨，2，4段已經(jīng)到達(dá)擎宝，而3段沒(méi)有收到郁妈。接收方只會(huì)發(fā)回32-36的確認(rèn)信息。接收方會(huì)保留42-45但不會(huì)確認(rèn)绍申，因?yàn)榇_認(rèn)42-45會(huì)表示接收方已經(jīng)收到了37-41（默認(rèn)采用累加的確認(rèn)方式）噩咪。這是很必要的顾彰，因?yàn)門CP的確認(rèn)機(jī)制是累計(jì)的，只使用一個(gè)數(shù)字來(lái)確認(rèn)數(shù)據(jù)胃碾。這一數(shù)字是自上一次成功接收后的最長(zhǎng)字節(jié)數(shù)涨享。假設(shè)目標(biāo)設(shè)備同樣將窗口設(shè)為20字節(jié)。
調(diào)整窗口
當(dāng)發(fā)送設(shè)備接收到確認(rèn)信息书在，則會(huì)將一部分第2類字節(jié)轉(zhuǎn)移到第1類灰伟，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)得到了確認(rèn)拆又。由于5個(gè)字節(jié)已被確認(rèn)儒旬，窗口大小沒(méi)有改變，允許發(fā)送方多發(fā)5個(gè)字節(jié)帖族。結(jié)果栈源，窗口向右滑動(dòng)5個(gè)字節(jié)。同時(shí)5個(gè)字節(jié)從第二類移動(dòng)到第1類竖般，5個(gè)字節(jié)從第4類移動(dòng)至第3類甚垦，為接下來(lái)的傳輸創(chuàng)建了新的可用窗口。因此涣雕，在接收到確認(rèn)信息以后艰亮，看起來(lái)如下圖所示。字節(jié)變?yōu)槿缦拢?p>
- 已發(fā)送已確認(rèn)字節(jié)1至36挣郭。
- 已發(fā)送但尚未確認(rèn)字節(jié)37至51迄埃。
- 未發(fā)送而接收方已Ready字節(jié)為52至56。
- 未發(fā)送而接收方Not Ready字節(jié)57至95兑障。
處理丟失確認(rèn)信息
但是丟失的42-45如何處理呢侄非？在接收到第3段（37-41）之前，接收設(shè)備不會(huì)發(fā)送確認(rèn)信息流译，也不會(huì)發(fā)送這一段之后字節(jié)的確認(rèn)信息逞怨。發(fā)送設(shè)備可以將新的字節(jié)添加到第3類之后，即52-56福澡。但是發(fā)送設(shè)備之后會(huì)停止發(fā)送叠赦，窗口停留在37-41。
TCP包括一個(gè)傳輸及重傳的計(jì)時(shí)機(jī)制革砸。對(duì)于丟失的seg3除秀，如果超過(guò)一定時(shí)間，TCP就會(huì)重新傳送（重傳機(jī)制）业岁，重傳成功會(huì)seg3 seg4一塊被確認(rèn)鳞仙，不成功，seg4也將被丟棄笔时。TCP重傳丟失的片段棍好，但有一個(gè)缺陷是：因?yàn)樗粫?huì)對(duì)每一個(gè)片段分別進(jìn)行確認(rèn)，這可能會(huì)導(dǎo)致其他實(shí)際上已經(jīng)接收到的片段被重傳（比如42至45）。
