超時(shí)重傳是TCP協(xié)議保證數(shù)據(jù)可靠性的另一個(gè)重要機(jī)制,，其原理是在發(fā)送某一個(gè)數(shù)據(jù)以后就開啟一個(gè)計(jì)時(shí)器，在一定時(shí)間內(nèi)如果沒有得到發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)的ACK報(bào)文,，那么就重新發(fā)送數(shù)據(jù),，直到發(fā)送成功為止。

1.超時(shí)

超時(shí)時(shí)間的計(jì)算是超時(shí)的核心部分,，TCP要求這個(gè)算法能大致估計(jì)出當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況,，雖然這確實(shí)很困難。要求精確的原因有兩個(gè)：(1)定時(shí)長(zhǎng)久會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)利用率不高,。(2)定時(shí)太短會(huì)造成多次重傳,，使得網(wǎng)絡(luò)阻塞。所以,，書中給出了一套經(jīng)驗(yàn)公式,，和其他的保證計(jì)時(shí)器準(zhǔn)確的措施。

1.1.遞推公式概說(shuō)

最早的TCP曾經(jīng)用了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的公式來(lái)估計(jì)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的狀況,，如下

其中a是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)為0.1,，b通常為2。注意,，這是經(jīng)驗(yàn),，沒有推導(dǎo)過程，這個(gè)數(shù)值是可以被修改的,。這個(gè)公式是說(shuō)用舊的RTT(R)和新的RTT(M)綜合到一起來(lái)考慮新的RTT(R)的大小,。但是，我們又看到,，這種估計(jì)在網(wǎng)絡(luò)變化很大的情況下完全不能做出“靈敏的反應(yīng)”（Jacoboson說(shuō)的,，不是偶說(shuō)的，呵呵）,，于是就有下面的修正公式：

具體的解釋請(qǐng)看書的228頁(yè),，這個(gè)遞推公式甚至把方差這種統(tǒng)計(jì)概念也使用了進(jìn)來(lái)，使得偏差更加的小,。而且,，必須要指出的是，這兩組公式更新，都是在數(shù)據(jù)成功傳輸?shù)那闆r下才進(jìn)行,，在發(fā)生數(shù)據(jù)重新傳輸?shù)那闆r下,，并不使用上面的公式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)估計(jì)，理由很簡(jiǎn)單,，因?yàn)槌绦蛞呀?jīng)不在正常狀態(tài)下了,，估計(jì)出來(lái)的數(shù)據(jù)也是沒有意義的。

1.2.RTO的初始化

RTO的初始化是由公式?jīng)Q定的,，例如最初的公式,，初始的值應(yīng)該是1。而修正公式,，初始RTO應(yīng)該是A+4D,。

1.3.RTO的更新

當(dāng)數(shù)據(jù)正常傳輸?shù)那闆r下，我們就會(huì)用上面的公式來(lái)更新各個(gè)數(shù)據(jù),，并重開定時(shí)器,，來(lái)保證下一個(gè)數(shù)據(jù)被順利傳輸。要注意的是：重傳的情況下,，RTO不用上面的公式計(jì)算，而采用一種叫做“指數(shù)退避”的方式,。例如：當(dāng)RTO為1S的情況下,，發(fā)生了數(shù)據(jù)重傳，我們就用RTO=2S的定時(shí)器來(lái)重新傳輸數(shù)據(jù),，下一次用4S,。一直增加到64S為止。

1.4.估計(jì)器的初始化

在這里,，SYN用的估計(jì)器初始化似乎和傳輸用的估計(jì)器不一樣（我也沒有把握）造我的理解,，在修正公式中，SYN的情況下,，A初始化為0,D初始化為3S,。

而在得到傳輸?shù)谝粋€(gè)數(shù)據(jù)的ACK的時(shí)候，應(yīng)該按照下面的公式進(jìn)行初始化：

1.5.估計(jì)器的更新

和上面的討論差不多,，就是在正常情況下,，用上面的公式計(jì)算，在重傳的情況下,，不更新估計(jì)器的各種參數(shù),。原因還是因?yàn)楣烙?jì)不準(zhǔn)確。

1.6.Karn算法

這不算是一個(gè)算法,，這應(yīng)該是一個(gè)策略,，說(shuō)的就是更新RTO和估計(jì)器的值的時(shí)機(jī)選擇問題，1.3.和1.5.所說(shuō)得更新時(shí)機(jī)就是Karn算法。

1.7.計(jì)時(shí)器的使用

兩句話:

1. 一個(gè)連接中,，有且僅有一個(gè)測(cè)量定時(shí)器被使用,。也就是說(shuō)，如果TCP連續(xù)發(fā)出3組數(shù)據(jù),，只有一組數(shù)據(jù)會(huì)被測(cè)量,。
2. ACK數(shù)據(jù)報(bào)不會(huì)被測(cè)量，原因很簡(jiǎn)單,，沒有ACK的ACK回應(yīng)可以供結(jié)束定時(shí)器測(cè)量,。

2.重傳

有了超時(shí)就要有重傳，但是就算是重傳也是有策略的,，而不是將數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單的發(fā)送,。

2.1.重傳時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)的大小

前面曾經(jīng)提到過，數(shù)據(jù)在傳輸?shù)臅r(shí)候不能只使用一個(gè)窗口協(xié)議,，我們還需要有一個(gè)擁塞窗口來(lái)控制數(shù)據(jù)的流量,，使得數(shù)據(jù)不會(huì)一下子都跑到網(wǎng)路中引起“擁塞”。也曾經(jīng)提到過,，擁塞窗口最初使用指數(shù)增長(zhǎng)的速度來(lái)增加自身的窗口,，直到發(fā)生超時(shí)重傳，再進(jìn)行一次微調(diào),。但是沒有提到,，如何進(jìn)行微調(diào)，擁塞避免算法和慢啟動(dòng)門限就是為此而生,。

所謂的慢啟動(dòng)門限就是說(shuō),，當(dāng)擁塞窗口超過這個(gè)門限的時(shí)候，就使用擁塞避免算法,，而在門限以內(nèi)就采用慢啟動(dòng)算法,。所以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)才叫做門限，通常,，擁塞窗口記做cwnd,，慢啟動(dòng)門限記做ssthresh。下面我們來(lái)看看擁塞避免和慢啟動(dòng)是怎么一起工作的

算法概要(直接從書中拷貝)

1. 對(duì)一個(gè)給定的連接,，初始化cwnd為1個(gè)報(bào)文段,，ssthresh為65535個(gè)字節(jié)。
2. TCP輸出例程的輸出不能超過cwnd和接收方通告窗口的大小,。擁塞避免是發(fā)送方使用 的流量控制,，而通告窗口則是接收方進(jìn)行的流量控制。前者是發(fā)送方感受到的網(wǎng)絡(luò)擁塞的估 計(jì),，而后者則與接收方在該連接上的可用緩存大小有關(guān),。
3. 當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)（超時(shí)或收到重復(fù)確認(rèn)）,，ssthresh被設(shè)置為當(dāng)前窗口大小的一半（cwnd 和接收方通告窗口大小的最小值，但最少為2個(gè)報(bào)文段）,。此外,，如果是超時(shí)引起了擁塞，則 cwnd被設(shè)置為1個(gè)報(bào)文段（這就是慢啟動(dòng)）,。
4. 當(dāng)新的數(shù)據(jù)被對(duì)方確認(rèn)時(shí),，就增加cwnd，但增加的方法依賴于我們是否正在進(jìn)行慢啟 動(dòng)或擁塞避免,。如果cwnd小于或等于ssthresh,，則正在進(jìn)行慢啟動(dòng)，否則正在進(jìn)行擁塞避免,。 慢啟動(dòng)一直持續(xù)到我們回到當(dāng)擁塞發(fā)生時(shí)所處位置的半時(shí)候才停止（因?yàn)槲覀冇涗浟嗽诓襟E2 中給我們制造麻煩的窗口大小的一半）,，然后轉(zhuǎn)為執(zhí)行擁塞避免。

補(bǔ)充上面的擁塞避免公式在P238頁(yè),。這整個(gè)的流程讓我聯(lián)想到開車換檔的過程,。

2.2.快速重傳和快速恢復(fù)算法

這是數(shù)據(jù)丟包的情況下給出的一種修補(bǔ)機(jī)制。一般來(lái)說(shuō),，重傳發(fā)生在超時(shí)之后,，但是如果發(fā)送端接受到3個(gè)以上的重復(fù)ACK的情況下，就應(yīng)該意識(shí)到,，數(shù)據(jù)丟了,，需要重新傳遞。這個(gè)機(jī)制是不需要等到重傳定時(shí)器溢出的,，所以叫做快速重傳,，而重新傳遞以后,，因?yàn)樽叩牟皇?strong>慢啟動(dòng)而是擁塞避免算法,，所以這又叫做快速恢復(fù)算法。流程如下：

1. 當(dāng)收到第3個(gè)重復(fù)的ACK時(shí),，將ssthresh設(shè)置為當(dāng)前擁塞窗口cwnd的一半,。重傳丟失的 報(bào)文段。設(shè)置cwnd為ssthresh加上3倍的報(bào)文段大小,。
2. 每次收到另一個(gè)重復(fù)的ACK時(shí),， cwnd增加1個(gè)報(bào)文段大小并發(fā)送1個(gè)分組（如果新的 cwnd允許發(fā)送）。
3. 當(dāng)下一個(gè)確認(rèn)新數(shù)據(jù)的ACK到達(dá)時(shí),，設(shè)置cwnd為ssthresh（在第1步中設(shè)置的值）,。這個(gè) ACK應(yīng)該是在進(jìn)行重傳后的一個(gè)往返時(shí)間內(nèi)對(duì)步驟1中重傳的確認(rèn)。另外,，這個(gè)ACK也應(yīng)該 是對(duì)丟失的分組和收到的第1個(gè)重復(fù)的ACK之間的所有中間報(bào)文段的確認(rèn),。這一步采用的是擁 塞避免,，因?yàn)楫?dāng)分組丟失時(shí)我們將當(dāng)前的速率減半。

2.3.ICMP會(huì)引起重新傳遞么,？

答案是：不會(huì),，TCP會(huì)堅(jiān)持用自己的定時(shí)器，但是TCP會(huì)保留下ICMP的錯(cuò)誤并且通知用戶,。

2.4.重新分組

TCP為了提高自己的效率,，允許再重新傳輸?shù)臅r(shí)候，只要傳輸包含重傳數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文就可以,，而不用只重傳需要傳輸?shù)膱?bào)文,。