计网-TCP可靠传输
TCP（传输控制协议）的可靠传输是通过一系列机制保证数据准确、有序、不丢失地到达接收方。以下是TCP可靠传输的详细过程及核心机制：
1. 数据分块与序列号（Seq）
分块：应用层数据被分割成适合传输的TCP报文段（MSS，通常1460字节）。
序列号（Seq）：每个字节都被编号，Seq表示该报文段第一个字节的序号。
例如：发送一个1000字节的数据，若Seq=1，则下一个报文段的Seq=1001。
2. 确认应答（ACK）
ACK机制：接收方收到数据后，必须发送ACK确认报文，告知发送方已成功接收。
ACK号 = 期望收到的下一个字节的序号（即最后一个成功接收的字节序号 +1）。
例如：收到Seq=1、长度=1000的数据，则返回ACK=1001。
累积确认：TCP通常对按序到达的连续数据批量确认（如ACK=1001表示1000及之前的所有字节已接收）。
3. 超时重传（Retransmission）
RTO（Retransmission Timeout）：发送方为每个报文段启动定时器，若超时未收到ACK，则重传。
RTO动态计算：基于RTT（往返时间）自适应调整（如Karn算法、Jacobson算法）。
快速重传：如果收到3个重复ACK（如连续收到ACK=1001），说明后续数据可能丢失，立即重传而不等待超时。
4. 滑动窗口（Flow Control）
窗口大小（Window）：接收方通过TCP头部的
Window字段告知可用缓冲区大小，控制发送方的速率（流量控制）。发送方只能发送窗口内未被确认的数据。
窗口动态滑动：随着ACK的到达，窗口向前移动。
5. 顺序控制与重排序
乱序处理：接收方通过Seq号对乱序报文段排序，仅对连续数据返回ACK。
SACK（选择性确认）：可选机制，显式告知发送方哪些数据块已接收（解决非连续ACK的问题）。
6. 连接管理与状态维护
三次握手：建立连接时同步初始序列号（ISN），确保双方准备好传输。
过程：SYN → SYN-ACK → ACK。
四次挥手：可靠释放连接，确保数据全部传输完毕。
过程：FIN → ACK → FIN → ACK。
7. 拥塞控制（Congestion Control）
慢启动（Slow Start）：窗口从1个MSS开始，按指数增长（每RTT翻倍）。
拥塞避免（AIMD）：达到阈值后，窗口线性增长。
快速恢复：发生拥塞时（如丢包），窗口减半并进入线性增长阶段。
可靠传输全过程示例
假设主机A向主机B发送数据：
发送数据：
A发送Seq=1、长度=1000的数据。
B收到后返回ACK=1001，窗口大小=3000。
滑动窗口：
A收到ACK=1001后，窗口向右滑动，继续发送Seq=1001、2001、3001的数据。
丢包处理：
若Seq=2001丢失，B仍返回ACK=1001（重复ACK）。
A收到3个ACK=1001后，快速重传Seq=2001。
拥塞控制：
网络拥塞时，A检测到丢包，将窗口从4000减半至2000，进入拥塞避免阶段。
关键点总结
| 机制 | 作用 |
|---|---|
| 序列号（Seq） | 标识数据字节顺序，解决乱序问题。 |
| 确认应答（ACK） | 接收方反馈成功接收的数据范围。 |
| 超时重传 | 确保丢失数据被重新发送。 |
| 滑动窗口 | 流量控制，防止接收方缓冲区溢出。 |
| 拥塞控制 | 动态调整发送速率，避免网络过载。 |
| 连接管理 | 通过握手/挥手确保传输的可靠启动和关闭。 |
为什么TCP是可靠的？
无丢失：通过ACK和重传保证。
无重复：序列号去重。
无乱序：序列号和滑动窗口排序。
无错误：通过校验和（Checksum）验证数据完整性。