TCP的SACK选择确认选项

1.前言 

TCP通信时，如果发送序列中间某个数据包丢失，TCP会通过重传最后确认的包开始的后续包，这样原先已经正确传输的包也可能重复发送，急剧降低了TCP性能。为改善这种情况，发展出SACK(Selective Acknowledgment, 选择性确认)技术，使TCP只重新发送丢失的包，不用发送后续所有的包，而且提供相应机制使接收方能告诉发送方哪些数据丢失，哪些数据重发了，哪些数 据已经提前收到等。 

2.选项格式 

SACK信息是通过TCP头的选项部分提供的，信息分两种，一种标识是否支持SACK，是在TCP握手时发送；另一种是具体的SACK信息。 

SACK允许选项 

       +---------+--------------+ 
       | Kind=4   | Length=2     | 
       +---------+-------------+ 

该选项只允许在有SYN标志的TCP包中，也即TCP握手的前两个包中，分别表示各自是否支持SACK。 

SACK选项 

选项类型： 5
选项长度: 可变，但整个TCP选项长度不超过40字节，实际最多不超过4组边界值。
                         +--------+--------+
                         | Kind=5 | Length | 
       +--------+--------+--------+-----------------+ 
       |       Left Edge of 1st Block                 | 
       +--------+--------+--------+-----------------+ 
       |       Right Edge of 1st Block               | 
       +--------+--------+--------+-----------------+ 
       |                                             | 
       /       。。。       . . .   。。。。。         / 
       |                                             | 
       +--------+--------+--------+-----------------+ 
       |       Left Edge of nth Block                 | 
       +--------+--------+--------+----------------+ 
       |       Right Edge of nth Block               | 
       +--------+--------+--------+----------------+ 
该选项参数告诉对方已经接收到并缓存的不连续的数据块，注意都是已经接收的，发送方可根据此信息检查究竟是哪个块丢失，从而发送相应的数据块。 
* Left Edge of Block 
不连续块的第一个数据的序列号。 
* Right Edge of Block 
不连续块的最后一个数据的序列号之后的序列号。表示(Left Edge - 1)和(Right Edge)处序列号的数据没能接收到。 

3.工作过程 

SACK的产生 
SACK通常都是由TCP接收方产生的，在TCP握手时如果接收到对方的SACK允许选项同时自己也支持SACK的话，在接收异常时就可以发送SACK包通知发送方。 


对中间有丢包或延迟时的SACK 

如果TCP接收方接收到非期待序列号的数据块时，如果该块的序列号小于期待的序列号，说明是网络复制或重发的包，可以丢弃；

如果收到的数据块序列号大于期待的序列号，说明中间包被丢弃或延迟，此时可以发送SACK通知发送方出现了网络丢包。 

为反映接收方的接收缓存和网络传输情况，SACK中的第一个块必须描述是哪个数据块激发此SACK选项的，接收方应该尽可能地在SACK选项部分中填写尽可能多的块信息，即使空间有限不能全部写完，SACK选项中要报告最近接收的不连续数据块，让发送方能了解当前网络传输情况的最新信息。 


对重发包的SACK(D-SACK) 
RFC2883中对SACK进行了扩展，在SACK中描述的是收到的数据段，这些数据段可以是正常的，也可能是重复发送的，SACK字段具有描述重复发送的数据段的能力，在第一块SACK数据中描述重复接收的不连续数据块的序列号参数，其他SACK数据则描述其他正常接收到的不连续数据，因此第一块SACK描述的序列号会比后面的SACK描述的序列号大；而在接收到不完整的数据段的情况下，SACK范围甚至可能小于当前的ACK值。通过这种方法，发送方可以更仔细判断出当前网络的传输情况，可以发现数据段被网络复制、错误重传、ACK丢失引起的重传、重传超时等异常的网络状况。 


发送方对SACK的响应 
TCP发送方都应该维护一个未确认的重发送数据队列，数据未被确认前是不能释放的，这个从重发送队列中的每个数据块都有一个标志位“SACKed”标识是否该块被SACK过，对于已经被SACK过的块，在重新发送数据时将被跳过。发送方接收到接收方SACK信息后，根据SACK中数据标志重发送队列中相应的数据块的“SACKed”标志，但如果接收不到接收方数据，超时后，所有重发送队列中数据块的SACKed位都要清除，因为可能接收方已经出现了异常。 

4.应用举例 

发送方发送的数据   接收方接收的数据(包括SACK)   接收方发送的ACK 


SACK累加接收的数据 
         5000-5499       (该包丢失)
         5500-5999       5500-5999     5000, SACK=5500-6000 
         6000-6499       6000-6499     5000, SACK=5500-6500 
         6500-6999       6500-6999     5000, SACK=5500-7000 
         7000-7499       7000-7499     5000, SACK=5500-7500 
数据包丢失，ACK丢失 
         3000-3499       3000-3499     3500 (ACK包丢失)
         3500-3999       3500-3999     4000 (ACK包丢失) 
         4000-4499       (该包丢失) 
         4500-4999       4500-4999     4000, SACK=4500-5000 (ACK包丢失) 
         3000-3499       3000-3499     4000, SACK=3000-3500, 4500-5000 
                                               ---------此为D-SACK 
数据段丢失和延迟 
         500-999         500-999       1000
         1000-1499       (延迟) 
         1500-1999       (该包丢失) 
         2000-2499       2000-2499     1000, SACK=2000-2500 
         1000-2000       1000-1499     1500, SACK=2000-2500 
         1000-2000     2500, SACK=1000-1500 
                                               ---------此为D-SACK 
数据段丢失且延迟 
         500-999         500-999       1000
         1000-1499       (延迟) 
         1500-1999       (该包丢失) 
         2000-2499       (延迟) 
         2500-2999       (该包丢失) 
         3000-3499       3000-3499     1000, SACK=3000-3500 
         1000-2499       1000-1499     1500, SACK=3000-3500 
         2000-2499     1500, SACK=2000-2500, 3000-3500 
         1000-2499     2500, SACK=1000-1500, 3000-3500 
                                             ---------此为部分D-SACK 

结论

通过SACK选项可以使TCP发送方只发送丢失的数据而不用发送后续全部数据，提高了数据的传输效率。

http://blog.csdn.net/sunshine_okey/article/details/7613286