主頁 > 軟體設計 > TCP滑動視窗詳解

TCP滑動視窗詳解

2021-09-12 12:19:42 軟體設計

相較于UDP,TCP有以下區別:
1、可靠傳輸
2、流量控制

這兩個功能都是依靠滑動視窗來實作的,本文就來解密TCP中的滑動視窗

TCP實作可靠傳輸依靠的有 序列號超時重傳滑動視窗確認應答等機制,

序列號

首先我們說下序列號,TCP中將要發送的資料包的每個位元組都分配了序列號,用來唯一標識一個位元組,序列號隨著資料包的發送而增加,

只有為每個位元組分配一個序列號,每個資料包都對應著一個序列號區間,才能確定哪個資料包發送出現意外了,

序列號的初始化是由作業系統分配的,是一個32位的數字,

TCP初始化序列號不能設定為一個固定值,因為這樣容易被攻擊者猜出后續序列號,從而遭到攻擊,

RFC1948中提出了一個較好的初始化序列號ISN隨機生成演算法,

ISN = M + F(localhost, localport, remotehost, remoteport).

M是一個計時器,這個計時器每隔4us加1,

F是一個隨機演算法,根據源IP、目的IP、源埠、目的埠生成一個亂數值,

確認應答

當接收方收到一個資料包后,會直接回傳一個ACK包,或者延遲一段時間回傳一個ACK包,一次性確認多個資料包,

ACK包中有一個ack欄位,代表著seq小于ack的資料包都已經被接收完畢,
在這里插入圖片描述

超時重傳

當TCP發送端發送了一個TCP資料包的時候,會設定一個定時器,如果在定時器期間沒有收到接收方對這個資料包的確認應答包,也成為ACK包,就會重新發送對應的TCP資料包,

超時重傳有以下兩個原因:
1、資料包丟失
2、ack資料包丟失

在這里插入圖片描述

超時時間的選擇
超時時間既不能太長,又不能太短,

超時時間過長存在的問題:
當發生丟包的時候,需要等待好長時間才會重新發送,這個時候TCP就處于等待時期,什么也干不了,浪費資源,發送效率低下,

超時時間過短存在的問題:
如果超時時間太短,會發生多次發送重復包的情況,當ACK包還在路上的時候,由于超時時間太短而導致發送端重復的發送不必要的資料包,會加重網路的負擔,導致網路阻塞等問題,網路發生阻塞的話,會進一步正反饋導致更多的重傳,

重傳超時時間簡稱為RTO

RTO是略大于RTT的,

RTT指的是一個資料包從發送到接收到ACK確認包的花費時間,RTT是會隨著網路的變化而變化,是會波動的,

滑動視窗的出現原因

滑動視窗 分為 發送視窗接收視窗

發送視窗 用來 發送資料

接收視窗 用來 接收資料

客戶端和服務器端 都有一個 發送視窗接收視窗

為什么會引入滑動視窗呢?

如果不存在發送視窗的話,TCP發送一個資料包后會等待ACK包,因為必須要保存對應的資料包,資料包很有可能需要重新發送,

這樣的話發送效率會很慢,大部分時間都在等待,
在這里插入圖片描述

引入了發送視窗,發送視窗的做法是:

只要處于視窗范圍中的位元組都可以被發送,不需要等待前面位元組的ack包,

發送視窗的本質就是在作業系統中開辟的一塊緩沖區,用來存放當前需要發送的資料,當接收到ack的時候,會將seq小于ack的資料從緩沖區中移除,可以發送新的資料,

如果發送視窗的大小為3個TCP資料包,那么發送方就可以連續發送3個TCP資料包,而不用等待前2個資料包的ack包,

在這里插入圖片描述

滑動視窗詳解

發送視窗

在這里插入圖片描述
發送視窗分為四個部分:
1、已經發送并且已經收到ack包的資料
2、已經發送還未接收到ack包的資料
3、允許發送但是還未發送的資料
4、不允許發送的資料

TCP中用三個指標來區分這個四個部分
在這里插入圖片描述
指標1: 指向第一個已發送但是未接收到ack的位元組
指標2: 指向第一個允許發送但是還未發送的位元組
指標3: 發送視窗的大小

這時還允許發送資料,就會將可用視窗中的資料發送給接收視窗,

在這里插入圖片描述

這個時候,可用視窗大小為0,這個時候會等待接收方發送ack包,

如果這個時候如果接收一個ack包為37,這個時候發送視窗會向右邊移動5位,52-56會變成可用視窗,
在這里插入圖片描述

接收視窗

接收視窗中的位元組序列號都是與發送視窗一一對應的,
在這里插入圖片描述
接收視窗分為三部分:
1、已經接收的資料
已經接收到的資料,

2、接收視窗中的資料
接收視窗中資料是可以接收資料,但是還未收到資料的區域

3、還未收到的資料
還不能接收資料的區域

接收視窗由一個RCV_NEXT和接收視窗大小window來維護,

接收視窗有以下情況:

1、當資料包的seq == RCV_NEXT的資料包的時候,將接收視窗的RCV_NEXT右移到第一個空的槽位中;

2、當資料包的seq > RCV_NEXT 并且seq < RCV_NEXT+ window的時候,會將其加入到滑動視窗中對應的位置,

3、如果資料包的seq < RCV_NEXT,說明該資料包已經被接收了,但是對應的ack包因為阻塞或者例外沒有發送到發送方,
這時接收方會利用其發送視窗發送一個ack包,

滑動視窗的大小

發送視窗的大小要取決于接收視窗,如果發送視窗大于接收視窗的大小,會導致接收視窗無法完全接收資料包,導致一些資料包被丟棄,導致發送視窗的超時重傳,浪費資源,

tcp報文頭部中有一個window欄位,代表著接收視窗的接收資料能力,發送視窗會根據window欄位來調整發送視窗大小,保證接收視窗正常接收資料包,

發送視窗的大小不能超過接收視窗的大小,否則接收視窗不能正常接收資料,

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/ruanti/299501.html

標籤:其他

上一篇:Websocket入門

下一篇:《3GPP系統架構演進(SAE)原理與設計》 | 詳細目錄

標籤雲
其他(157675) Python(38076) JavaScript(25376) Java(17977) C(15215) 區塊鏈(8255) C#(7972) AI(7469) 爪哇(7425) MySQL(7132) html(6777) 基礎類(6313) sql(6102) 熊猫(6058) PHP(5869) 数组(5741) R(5409) Linux(5327) 反应(5209) 腳本語言(PerlPython)(5129) 非技術區(4971) Android(4554) 数据框(4311) css(4259) 节点.js(4032) C語言(3288) json(3245) 列表(3129) 扑(3119) C++語言(3117) 安卓(2998) 打字稿(2995) VBA(2789) Java相關(2746) 疑難問題(2699) 细绳(2522) 單片機工控(2479) iOS(2429) ASP.NET(2402) MongoDB(2323) 麻木的(2285) 正则表达式(2254) 字典(2211) 循环(2198) 迅速(2185) 擅长(2169) 镖(2155) 功能(1967) .NET技术(1958) Web開發(1951) python-3.x(1918) HtmlCss(1915) 弹簧靴(1913) C++(1909) xml(1889) PostgreSQL(1872) .NETCore(1853) 谷歌表格(1846) Unity3D(1843) for循环(1842)

熱門瀏覽
  • 面試突擊第一季,第二季,第三季

    第一季必考 https://www.bilibili.com/video/BV1FE411y79Y?from=search&seid=15921726601957489746 第二季分布式 https://www.bilibili.com/video/BV13f4y127ee/?spm_id_fro ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:24 more
  • 第三單元作業總結

    1.前言 這應該是本學期最后一次寫作業總結了吧。總體來說,對作業的節奏也差不多掌握了,作業做起來的效率也更高了。雖然和之前的作業一樣,作業中都要用到新的知識,但是相比之前,更加懂得了如何利用工具以及資料。雖然之間卡過殼,但總體而言,這幾次作業還算完成的比較好。 2.作業程序總結 相比前兩個單元,此單 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:41 more
  • 北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客

    北航OO(2020)第四單元博客作業暨課程總結博客 本單元作業的架構設計 在本單元中,由于UML圖具有比較清晰的樹形結構,因此我對其中需要進行查詢操作的元素進行了包裝,在樹的父節點中存盤所有孩子的參考。考慮到性能問題,我采用了快取機制,一次查詢后盡可能快取已經遍歷過的資訊,以減少遍歷次數。 本單元我 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:48 more
  • BUAA_OO_第四單元

    一、UML決議器設計 ? 先看下題目:第四單元實作一個基于JDK 8帶有效性檢查的UML(Unified Modeling Language)類圖,順序圖,狀態圖分析器 MyUmlInteraction,實際上我們要建立一個有向圖模型,UML中的物件(元素)可能與同級元素連接,也可與低級元素相連形成 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:54 more
  • 6.1邏輯運算子

    邏輯運算子 1. && 短路與 運算式1 && 運算式2 01.運算式1為true并且運算式2也為true 整體回傳為true 02.運算式1為false,將不會執行運算式2 整體回傳為false 03.只要有一個運算式為false 整體回傳為false 2. || 短路或 運算式1 || 運算式2 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:35:56 more
  • BUAAOO 第四單元 & 課程總結

    1. 第四單元:StarUml檔案決議 本單元采用了圖模型決議UML。 UML檔案可以抽象為圖、子圖、邊的邏輯結構。 在實作中,圖的節點包括類、介面、屬性,子圖包括狀態圖、順序圖等。 采用了三次遍歷UML元素的方法建圖,第一遍遍歷建點,第二、三次遍歷設定屬性、連邊,實作圖物件的初始化。這里借鑒了一些 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:06 more
  • 談談我對C# 多型的理解

    面向物件三要素:封裝、繼承、多型。 封裝和繼承,這兩個比較好理解,但要理解多型的話,可就稍微有點難度了。今天,我們就來講講多型的理解。 我們應該經常會看到面試題目:請談談對多型的理解。 其實呢,多型非常簡單,就一句話:呼叫同一種方法產生了不同的結果。 具體實作方式有三種。 一、多載 多載很簡單。 p ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:09 more
  • Python 資料驅動工具:DDT

    背景 python 的unittest 沒有自帶資料驅動功能。 所以如果使用unittest,同時又想使用資料驅動,那么就可以使用DDT來完成。 DDT是 “Data-Driven Tests”的縮寫。 資料:http://ddt.readthedocs.io/en/latest/ 使用方法 dd. ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:13 more
  • Python里面的xlrd模塊詳解

    那我就一下面積個問題對xlrd模塊進行學習一下: 1.什么是xlrd模塊? 2.為什么使用xlrd模塊? 3.怎樣使用xlrd模塊? 1.什么是xlrd模塊? ?python操作excel主要用到xlrd和xlwt這兩個庫,即xlrd是讀excel,xlwt是寫excel的庫。 今天就先來說一下xl ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:28 more
  • 當我們創建HashMap時,底層到底做了什么?

    jdk1.7中的底層實作程序(底層基于陣列+鏈表) 在我們new HashMap()時,底層創建了默認長度為16的一維陣列Entry[ ] table。當我們呼叫map.put(key1,value1)方法向HashMap里添加資料的時候: 首先,呼叫key1所在類的hashCode()計算key1 ......

    uj5u.com 2020-09-10 05:36:38 more
最新发布
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:47 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:25 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:17 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:20:10 more
  • 【中介者設計模式詳解】C/Java/JS/Go/Python/TS不同語言實作

    * 中介者模式是一種行為型設計模式,它可以用來減少類之間的直接依賴關系,
    * 將物件之間的通信封裝到一個中介者物件中,從而使得各個物件之間的關系更加松散。
    * 在中介者模式中,物件之間不再直接相互互動,而是通過中介者來中轉訊息。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:44 more
  • 露天煤礦現場調研和交流案例分享

    他們集團的資訊化公司及研究院在一個礦區正在做智能礦山的統一平臺的 試點,專案投資大概1億,包括了礦山的各方面的內容,顯示得我們這次交流有點多余。他們2年前開始做智能礦山的規劃,有很多煤礦行業專家的加持,他們的描述是非常完美,但是去年底應該上線的平臺,現在還沒有看到影子。他們確實有很多場景需求,但是被... ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:19:07 more
  • 《社區人員管理》實戰案例設計&個人案例分享

    設計是一個讓人夢想成真程序,開始編碼、測驗、除錯之前進行需求分析和架構設計,才能保證關鍵方面都做正確 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:57 more
  • 軟體架構生態化-多角色交付的探索實踐

    作為一個技術架構師,不僅僅要緊跟行業技術趨勢,還要結合研發團隊現狀及痛點,探索新的交付方案。在日常中,你是否遇到如下問題 “ 業務需求排期長研發是瓶頸;非研發角色感受不到研發技改提效的變化;引入ISV 團隊又擔心質量和安全,培訓周期長“等等,基于此我們探索了一種新的技術體系及交付方案來解決如上問題。 ......

    uj5u.com 2023-04-20 08:18:49 more
  • 05單件模式

    #經典的單件模式 public class Singleton { private static Singleton uniqueInstance; //一個靜態變數持有Singleton類的唯一實體。 // 其他有用的實體變數寫在這里 //構造器宣告為私有,只有Singleton可以實體化這個類! ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:51 more
  • 【架構與設計】常見微服務分層架構的區別和落地實踐

    軟體工程的方方面面都遵循一個最基本的道理:沒有銀彈,架構分層模型更是如此,每一種都有各自優缺點,所以請根據不同的業務場景,并遵循簡單、可演進這兩個重要的架構原則選擇合適的架構分層模型即可。 ......

    uj5u.com 2023-04-19 08:42:41 more