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一文讀懂TCP的可靠傳輸原理

齐天大圣
發布: 2020-12-21 11:29:40
原創
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TCP下面的IP層是盡力的交付,是不可靠的,所以TCP需要靠自己去完成可靠傳輸。下面,我們先從簡單的停止等待協定來講解可靠傳輸的如何實現的。需要注意可靠傳輸的幾個特點:不遺失、不重複、依序到達。

注意,TCP並沒有使用停止等待協定來實現可靠傳輸。

停止等待協定

傳輸層的資料傳輸單元稱為區段。下面,為了方便,都稱為分組。

停止等待協議的原理非常簡單,發送一個分組後就停止繼續發送,等待收到上一個分組的確認後,再繼續發送後面的分組。

下面透過幾個不同情況來分析:

無錯誤狀況

無錯誤情況非常簡單,如下圖。每發送完一個分組後,就停止發送,等待收到該分組的確認後,再繼續發送後面的分組。

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出現錯誤

#出現錯誤分兩種情況,第一種是發送的分組沒有交付成功到目的位址,另一種情況是傳送的資料包有錯誤。透過圖例,我們來分析兩種情況

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#首先來看看B的操作:A發送M1分組,該分組如果是錯誤的,B收到後會丟棄該數分組,然後什麼也不做(不會通知A收到了錯誤分組)。如果B沒有收到M1分組,那麼它什麼都不知道,也不會去做任何動作。

接下來看A是如何做的:A發完分組後,遲遲收不到B對M1分組的確認後,當等待的時間超時了,那麼就需要重新發送該M1分組。要實現超時重傳,就需要設定一個超時計時器,當發送的一個分組在超時時間前收到了確認,那麼就重置超時計時器,否則的話就需要重傳分組。

有幾點是需要注意的:

  • A在傳送完一個分組後,必須也要儲存該分組的副本,以便逾時重傳。當收到這個分組的確認後,就可以丟棄該分組的副本了。

  • 需要為每一個分組做編號,這樣才知道是各個分組的到達狀況。

  • 逾時時間應該設定的比平均傳輸時間稍長一些,以免造成不必要的重傳。

確認遺失和確認遲到

#除了分組在傳送過程中會出現錯誤,在回傳確認的時候,也會出現錯誤-確認遺失和確認遲到。

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首先看確認遺失情況,A的分組B收到了,並給A發送了確認,但該確認遺失了,A沒有收到。因為A沒有收到M1的確認,那麼等待超過超時後,就會向B重傳M1。這時候B收到了重複的分組M1,需要做兩個動作:

  • 將重複的分組M1丟棄

  • 向A發送M1的確認。因為既然A重傳了M1,就表示A沒有收到M1的分組。所以B需要繼續發送對M1的確認。

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再來看另一種情況,對M1的分組確認遲到了(超過逾時時間後才收到)。 A在收到重複的確認後,會丟棄,其他什麼都不做。

透過上述的逾時重送機制,就可以實現在不可靠的網路傳輸上實現可靠的傳輸。

通道利用率

上述的停止等待協定簡單,但它有一個非常大的缺點-通道的使用率太低。在等待收到確認的這段時間,頻道是完全空閒的,十分浪費。

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為了提高通道利用率,可以使用管線傳輸,管線傳輸可以連續傳送多個分組,這樣就可以大幅提高頻道利用率了。

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採用管線傳輸的協定有連續ARQ協定視窗滑動協定。而TCP就是採用滑動視窗協定來完成可靠傳輸的。

以上是一文讀懂TCP的可靠傳輸原理的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章!

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