TCP 如何保证可靠性

TCP 提供一种面向连接的、可靠的字节流服务。面向连接意味着两个使用TCP的应用在彼此交换数据之前必须先建立一个TCP连接。

TCP通过以下方式来提供可靠性

1. 应用程序数据被分隔成TCP认为最适合的数据快
2. 当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能及时收到一个确认，将重发这个报文段。
3. 当TCP收到来自TCP连接另一端的数据后，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将催迟几分之一秒。
4. TCP 将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错，TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段（希望发起端超时并重发）。
5. 既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段的到达也可能会失序。如果必要，TCP 将收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用程序。
6. 既然IP数据报会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据。
7. TCP还能提供流量控制，TCP连接的每一方都有固定的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。

注：TCP对字节流的内容不作任何解释。

IP数据报文格式

TCP的超时与重传

TCP 提供可靠的传输层，它使用的方法之一就是确认从另一端收到的数据。但数据和确认都有可能丢失。TCP通过在发送时设置一个定时器来解决这种问题。

如果定时器溢出时还没有收到确认，它就重传该数据。

TCP的每个链接有4个定时器

1. 重传定时器：适用于当希望收到另一端的确认
2. 坚持定时器：使窗口大小信息保持不断流动，即时另一端关闭了其接收窗口。
3. 保活（keep-alive）定时器：检测到一个空闲链接的另一端何时崩溃或重启。
4. 2MSL定时器：测量一个链接处于TIME_WAIT状态的时间。

重传使用：指数退避
连续重传之间的时间差：1，3，6，12，24，48，64。第一次差不多是1.5s，每次重传增加1倍并直至64S.

如何确定超时时间

就是测量往返时间测量（RTT）
给定链接的往返时间测量，由于路由器和网络流量均会变化，因此这个RTT也会发生变化，TCP应该跟踪这些变化并相应的改变其超时时间。

在往返时间变化起伏很大时，基于均值和方差来计算RTT