TCP的数据发送和接收

        TCP通信的单位是一个报文，TCP报文包括头部和数据部分，头部最少占用20个字节。运用TCP协议进行通信前需要建立连接（三次握手），数据传输完成后，最后需要断开连接（4次握手）。

         TCP发送缓存和接收缓存，TCP发送窗口和接收窗口，以及拥塞窗口。

         TCP的可靠传输是通过滑动窗口来实现的。TCP的滑动窗口的单位是字节的。

可靠传输 

        发送窗口中是TCP能够发送的数据和没有已经发送但没有收到确认的数据。发送窗口后沿表示已经发送且已经收到确认的数据，发送窗口前沿表示要发送的数据。发送窗口的越大，表示当接到确认后，能够连续发送的数据越多。发送窗口的大小收到对方接收窗口和拥塞窗口的共同影响。

 TCP发送缓冲区有两个作用：

         A)用于存储已经发送的，但没收到确认的数据。

         B)用于保存应用程序传送给TCP发送缓存的准备发送的数据

 

接收窗口用于表示现在能够接收的数据。接收窗口后沿表示应用程序能够取走的数据。

TCP接收缓冲区有两个作用：

        A)用于存储按序到达，还没有被应用程序取走的数据。

       B)用于表示未按序到达的数据。

几个注意：

       1）发送窗口的大小根据对方接收窗口和拥塞窗口大小来决定。

       2）TCP能够累计确认。

       3）TCP没有规定没按序到达的数据的处理方式（是丢掉还是保持在缓冲区中）。

       4）在发送端为每一个发送的报文都设有一个计时器，当在计时器时间内没有收到该报文的确认，就重新传送该报文。

       5）发送窗口的大小不能超过接收窗口的大小。

 

流量控制

        通过流量控制，可以让发送窗口的发送速率不要太快，流量控制是通过滑动窗口来实现的，其需要用来TCP报文中的窗口字段，该字段会用于标识接收端接收窗口的接收能力，用于设定发送窗口的大小。

解决发送时机的三个机制：

1）  设置一个变量，它等于最大报文段长度，这要缓存的数据达到MSS字节时，就发送出去。

2）  由发送方的应用程序指明要求发送报文段，通过报文的PUH字段来实现。

3）  给发送方设计一个计时器，达到该事件，就将数据发送出去（不能超过MSS）。

        Nagle算法：若应用程序将数据逐个字节传送给TCP发送缓冲区，则TCP将第一个字节数据组装成一个报文发送出去。只有当收到该确认报文后，才将缓冲区的所有数据组装成一个报文发送出去。只有收到前一个报文确认才发送下一个报文。Nage算法还规定：当缓冲区的数据已达到发送缓冲区一般或超过报文最大长度时，就立即发送一个报文段。

        为了解决糊涂窗口综合症，可以让接受端等待一段时间、或者让接受缓存已有足够空间容纳一个最长报文段，或者等到接收缓冲已有一半空闲的空间，满足其一，就发送确认报文。

 

拥塞控制

发送方会有一个拥塞窗口，用于和接收窗口一起控制发送窗口的大小。发送窗口的大小取拥塞窗口和接收窗口中值较小的一个。

门阀值。

慢开始算法：拥塞窗口的大小从1开始逐渐增加增加到一倍。

拥塞避免算法：当执行慢开始算法时，拥塞窗口大于门阀值时，拥塞窗口的大小每次加一。

不管是慢开始算法还是拥塞避免算法，当出现拥塞时（即没有按时收到确认），就将门阀值减半，拥塞窗口在变为1执行慢开始算法。

快重传算法：是指接收方每收到一个失序的报文时，就发送一次重复确认（确认值为前面按序到达的报文最后一个数据值加1）。当发送方累计收到3次重复确认时，就立即再次发送未被确认的报文，而不必等待计时器到期在发送。

快恢复算法：是指到收到上次重复确认时，就立即将门阀值减半，并执行拥塞避免算法，起始值为门阀值或门阀值+3*MSS。