tcpack---1简述

TCP重传机制

TCP要保证所有的数据包都可以到达，所以，必需要有重传机制。

超时重传机制

一种是不回ack，死等3，当发送方发现收不到3的ack超时后，会重传3。一旦接收方收到3后，会ack 回 4——意味着3和4都收到了。

但是，这种方式会有比较严重的问题，那就是因为要死等3，所以会导致4和5即便已经收到了，而发送方也完全不知道发生了什么事，因为没有收到Ack，所以，发送方可能会悲观地认为也丢了，所以有可能也会导致4和5的重传。

对此有两种选择：

• 一种是仅重传timeout的包。也就是第3份数据。
• 另一种是重传timeout后所有的数据，也就是第3，4，5这三份数据。

这两种方式有好也有不好。第一种会节省带宽，但是慢，第二种会快一点，但是会浪费带宽，也可能会有无用功。但总体来说都不好。因为都在等timeout，timeout可能会很长（在下篇会说TCP是怎么动态地计算出timeout的）

快速重传机制

于是，TCP引入了一种叫Fast Retransmit 的算法，不以时间驱动，而以数据驱动重传。也就是说，如果，包没有连续到达，就ack最后那个可能被丢了的包，如果发送方连续收到3次相同的ack，就重传。Fast Retransmit的好处是不用等timeout了再重传。

比如：如果发送方发出了1，2，3，4，5份数据，第一份先到送了，于是就ack回2，结果2因为某些原因没收到，3到达了，于是还是ack回2，后面的4和5都到了，但是还是ack回2，因为2还是没有收到，于是发送端收到了三个ack=2的确认，知道了2还没有到，于是就马上重转2。然后，接收端收到了2，此时因为3，4，5都收到了，于是ack回6

ast Retransmit只解决了一个问题，就是timeout的问题，它依然面临一个艰难的选择，就是，是重传之前的一个还是重传所有的问题

SACK 方法

另外一种更好的方式叫：Selective Acknowledgment (SACK)（参看RFC 2018），这种方式需要在TCP头里加一个SACK的东西，ACK还是Fast Retransmit的ACK

在发送端就可以根据回传的SACK来知道哪些数据到了，哪些没有到。于是就优化了Fast Retransmit的算法。当然，这个协议需要两边都支持。

还需要注意一个问题——接收方Reneging，所谓Reneging的意思就是接收方有权把已经报给发送端SACK里的数据给丢了。这样干是不被鼓励的，因为这个事会把问题复杂化了，但是，接收方这么做可能会有些极端情况，比如要把内存给别的更重要的东西。所以，发送方也不能完全依赖SACK，还是要依赖ACK，并维护Time-Out，如果后续的ACK没有增长，那么还是要把SACK的东西重传，另外，接收端这边永远不能把SACK的包标记为Ack。

SACK会消费发送方的资源，试想，如果一个攻击者给数据发送方发一堆SACK的选项，这会导致发送方开始要重传甚至遍历已经发出的数据，这会消耗很多发送端的资源

Duplicate SACK – 重复收到数据的问题

Duplicate SACK又称D-SACK，其主要使用了SACK来告诉发送方有哪些数据被重复接收了。RFC-2883里有详细描述和示例。下面举几个例子（来源于RFC-2883）

D-SACK使用了SACK的第一个段来做标志，

• 如果SACK的第一个段的范围被ACK所覆盖，那么就是D-SACK

• 如果SACK的第一个段的范围被SACK的第二个段覆盖，那么就是D-SAC

引入了D-SACK，有这么几个好处：

1）可以让发送方知道，是发出去的包丢了，还是回来的ACK包丢了。

2）是不是自己的timeout太小了，导致重传。

3）网络上出现了先发的包后到的情况（又称reordering）

4）网络上是不是把我的数据包给复制了。

快速确认&延时确认

如果只是为了确认一个段就发送ack，这样会增加不必要额网络流量，为了解决这个问题最好方法就是延时确认，因为ack不占用tcp段资源，所以可以将ack于数据一起发送给对端。

tcp有两种模式来处理确认接收到的数据，即快速确认以及延时确认，在整个tcp 发送接收过程中，由于网络拥塞 收到小包等原因，会在快速确认以及延时确认之间切换。

当tcp进入延时确认，通常是接收到两个tcp 段产生一个确认或者延时在0.5s之类产生一个确认。

当前代码中存在检查是否在快速确认模式函数，但是太复杂了，

在延迟确认模式中，本端接收到数据包后，不会立即发送ACK给对端，而是等待一段时间，如果在此期间：

1. 本端有数据包要发送给对端。就在发送数据包的时候捎带上此ACK，如此一来就节省了一个报文。

2. 本端没有数据包要发送给对端。延迟确认定时器会超时，然后发送纯ACK给对端。

在具体实现中，用pingpong来区分这两种模式：

icsk->icsk_ack.pingpong == 0，表示使用快速确认。

icsk->icsk_ack.pingpong == 1，表示使用延迟确认。

快速确认模式是用于比较紧急的场景，此时需要立即通知对端，比如收到异常的数据报、接收窗口显著增大了。延迟确认模式则希望通过减少纯ACK的发送，来降低不必要的流量开销，所以此时要求数据的传输是双向的。在实际的传输过程中，会根据当时的场景来判断是使用快速确认模式还是延迟确认模式，因此ACK的发送模式并不是固定的，而是在这两种模式之间动态切换。

什么时候进行快速确认？

目前以下一种情况会导致快速确认

1、fin_wait1 以及fin_wait2状态下接收到fin

2、syn_sent状态下，paws校验失败或已接收到确认段，发送dack。

3、在接收慢路径下，paws校验失败或者已接收到确认段，发送dack

4、接收到多个全尺村的段且接收窗口的右端已经更新，也就是接收缓冲区中有一个以上的全尺寸数据段仍然是NOT ACKed，并且接收窗口变大了

5、设置TCP_QUICKACK选项之后：进入快速确认模式，并立即发送一个ACK，这个选项并不是持久的，之后还是有可能进入延迟确认模式的

6、乱序tcp段队列中还有待处理的段

7、连续接收到两个小包，小于536B

8、接收到数据包的事件处理 (tcp_event_data_recv)：数据包含有路由器的显式拥塞通知，进入快速确认模式

9、如果接收到的段有负荷，且其中一部分之前已经接收过了，则认为是Delayed ACK丢失，进入快速确认模式

转自参考：https://blog.csdn.net/zhangskd/article/details/45127565

Q：什么时候进行快速确认？
(1) 接收到数据包，检查是否需要发送ACK时 (__tcp_ack_snd_check)：
1. 接收缓冲区中有一个以上的全尺寸数据段仍然是NOT ACKed，并且接收窗口变大了。
    所以一般收到了两个数据包后，会发送ACK，而不是对每个数据包都进行确认。
2.  接收到数据包时，处于快速确认模式中。
3. 接收到数据包时，乱序队列不为空。

(2) 当接收队列中有数据复制到用户空间时，会判断是否要立即发送ACK (tcp_clean_rbuf)：
 如果现在有ACK需要发送，满足以下条件之一，就可以立即发送：
1. icsk->icsk_ack.blocked为1，之前有Delayed ACK被用户进程阻塞了。
2. 接收缓冲区中有一个以上的全尺寸数据段仍然是NOT ACKed (所以经常是收到2个全尺寸段后发送ACK)
3. 本次复制到用户空间的数据量大于0，且满足以下条件之一：
    3.1 设置了ICSK_ACK_PUSHED2标志
    3.2 设置了ICSK_ACK_PUSHED标志，且处于快速确认模式中
如果原来没有ACK需要发送，但是现在的接收窗口显著增大了，也需要立即发送ACK通知对端。这里的显著增大是指：新的接收窗口大小不为0，且比原来接收窗口的剩余量增大了一倍。

什么时候进行延迟确认？

1. 快速确认模式中的ACK额度用完了，一般在快速确认了半个接收窗口的数据后，进入延迟确认模式。
2. 发送ACK时，因为内存分配失败，启动延迟确认定时器。
3. 接收到数据包，检查是否需要发送ACK时(__tcp_ack_snd_check)，如果无法进行快速确认。
4. 使用TCP_QUICKACK选项禁用快速确认，设置的值为0。

https://coolshell.cn/articles/11609.html

https://blog.csdn.net/zhangskd/article/details/45127565