运输层4——TCP可靠运输的工作原理

写在前面：本文章是针对《计算机网络第七版》的学习笔记

运输层1——运输层协议概述

运输层2——用户数据报协议UDP

运输层3——传输控制协议TCP概述

运输层4——TCP可靠运输的工作原理

运输层5——TCP报文段的首部格式

运输层6——TCP可靠传输的实现

运输层7——TCP的流量控制和拥塞控制

运输层8——TCP运输连接管理

因为IP层提供的是不可靠的，尽最大努力的传输，因此TCP如果要实现可靠的传输需要采取适当的措施。

1. 停止等待协议

停止等待：每发送完一个分组就停止发送，等待对方的确认。在收到确认之后，再发送下一个分组。

1.1 无差错情况

如图a：

• A先发完分组M1，发完就等待B确认；

• B收到M1则向A发送确认；

• A收到B的确认再发送M2，以此类推...

1.2 超时重传

如图b：

• B在接收M1时出现检测差错，则丢失B。或者，B没有收到M1。这两种情况下，B都不发确认信息；

• A只要在规定时间内没有收到B的确认消息，则重传M1。

这里的重传实现需要注意三个方面：

• A每发送一个分组，需要保留该分组的副本，只有收到确认消息后才能删除。

• 分组和确认分组都必须编号。

• 超时重传的时间应该比数据平均往返时间更长一点。

1.3 确认丢失和确认迟到

确认丢失，如图a：

B所发送的对M1的确认丢失了，则A只要超时了就重传，直到收到B的确认为止。这时B可能收到重复的M1：

• 丢弃这个分组，不向上层交付；

• 向A发送确认。

确认丢失，如图b：

B对A的确认迟到了，A可能收到重复的确认。这时，A收到重复的确认直接丢弃，B收到重复的分组后也直接丢弃，并向A发送确认。

1.4 信道利用率

停止等待协议的优点是简单，但是信道利用率低。为了提高信道利用率，发送方可以不使用低效率的停止等待协议，而是采用流水线传输（如下图所示）。流水线传输就是发送方可连续发送多个分组，不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。这样可使信道上一直有数据不断的传输。如果要实现这种流水线传输，则需要使用连续ARQ协议。