TCP的数据传输小结

TCP的交互数据流

交互式输入

通常每一个交互按键都会产生一个数据分组，也就是说，每次从客户传到服务器的是一个字节的按键（而不是每次一行）

经受时延的确认

通常TCP在接受到数据时并不立即发送ACK；相反，它推迟发送，以便将ACK与需要沿该方向发送的数据一起发送。绝大多数实现采用的时延为200ms，也就是说，TCP将以最大200ms的时延等待是否有数据一起发送

TCP使用了一个200ms的定时器，该定时器以相对于内核引导的200ms固定时间溢出。由于将要确认的数据是随机到达的，TCP在内核的200ms定时器的下一次溢出时得到通知。

Nagle算法

该算法要求一个TCP连接上最多只能有一个未被确认的未完成的分组，在该分组的确认到来之前，不能发送其他的小分组。相反，TCP收集这些小分组，并在确认到来时以一个分组的方式发出去。该算法的优越之处在于它是自适应的：确认到达的越快，数据也就发的越快。

TCP的成块数据流

正常数据流

通常使用隔一个报文段确认的策略。即当一个报文段被处理时，连接被标记为产生一个经受时延的确认。如果时延定时器溢出前，下一个报文段被处理完，那么（两个报文段的）确认立刻被发送。

使用TCP的滑动窗口协议时，接收方不必确认每一个收到的分组。在TCP中，ACK是累积的——它们表示接收方已经正确收到了一直到确认序号减1的所有字节。

滑动窗口

如图：

提供的窗口即接收方通告的窗口，当发送方收到一个确认时，窗口的左边沿向右移动，窗口的右边沿是否向右移动取决于ACK中通告的窗口大小，窗口大小是相对于左边沿的。另外，窗口的左边沿不可能向左移动，因为那样意味着收到了一个重复的ACK，窗口的右边沿不可能向左移动。

PUSH标志

发送方使用该标志通知接收方将所收到的数据全部提交给接收进程。这里的数据包括与PUSH一起传送的数据以及接收方TCP已经为接收进程收到的其他数据。

如果待发送的数据将清空发送缓存，则大多数的源于伯克利的实现能够自动设置PUSH标志。这意味着我们能够观察到每个应用数据写的数据均被设置了PUSH标志，因为数据在写的时候就立即被发送。

慢启动

如果在发送方和接收方之间存在多个路由器和速率较慢的链路时，采用发送方一开始便向网络发送多个报文段就有可能出现一些问题。一些中间的路由器必须缓存分组，并有可能耗尽存储器的空间。

慢启动算法通过观察到新的分组进入网络的速率应该与另一端返回的确认的速率相同而工作。

慢启动为发送方的TCP增加了另一个窗口：拥塞窗口，当与另一个网络的主机建立TCP连接时，拥塞窗口初始化为1个报文段。每收到一个ACK，拥塞窗口就增加一个报文段。发送方取拥塞窗口和通告窗口中的最小值作为发送上限。拥塞窗口是发送方使用的流量控制，而通告窗口是接收方使用的流量控制。拥塞窗口是一种指数增加的关系。

带宽时延乘积

可以计算通道的容量为：

capacity(bit) = bandwidth(b/s) x round-trip time(s)

一般称为带宽时延乘积。这个值依赖于网络速率和两端的RTT。接收方的通告窗口必须不少于这个数目，因为通告窗口限制了发送方能够发送的段的数目。

紧急方式

TCP提供了“紧急方式”， 它使一端可以告诉另一端有些具有某种方式的“紧急数据”已经被放置在普通数据流中。另一端被通知这个紧急数据已经被放置在普通数据流中，由接收方决定如何处理。

可以通过设置TCP首部中的两个字段来发出这种从一端到另一端的紧急数据已经被放置在数据流中的通知。URG比特被置1，并且一个16bit的紧急指针被置为一个正的偏移量，该偏移量必须与TCP首部的序号相加，以便得出紧急数据的最后一个字节的序号。

即使接收窗口为0，也能发送紧急数据。