TCP協定之差錯控制

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 本文是以下文獻相關内容的總結

[1] 《TCP/IP詳解 卷1：協定》

[2] 《TCP/IP協定族 第4版》

[3] 《計算機網絡 第5版》

        TCP是一種面向連接配接的、可靠的、基于位元組流的協定。可靠性指的是發送應用程式把資料流傳遞給TCP後，能夠把資料流按序地、無差錯地交給接收端的接收端的應用程式。TCP通過差錯控制來提供可靠性，TCP差錯控制包括：（1）檢測并重傳受損傷的封包段；（2）重傳丢失的封包段；（3）丢棄重傳的封包段并重傳該封包段的ACK；（4）保證接收緩沖區的封包段按序交給接收端的應用程式。

       FAQ1：TCP如何檢測資料報是否損傷？

        TCP接收端在收到封包段後，在封包段的首部加上僞首部後，連同資料部分一塊計算檢驗和，如果計算結果為全1，說明資料沒有收到損傷。

       FAQ2：接收方在什麼時候産生ACK封包段？ 

       （1）當接收方收到發送方發來的按序到達的封包段時，就發送過一個ACK封包段；

       （2）當收到的封包段的序号比期望的封包段的序号大時，接收方立即發送之前那個為收到的序号（即還是之前那個期望的序号）；

       （3）接收方收到一個重複的封包段時，丢棄該封包段，并立即向發送端發送該封包段的ACK。

       FAQ3：發送方何時重傳？

        情況一：當發送方發送一個資料段出去時，會啟動重傳計時器，若在RTO内沒有收到該資料段的ACK，則發送端則重傳該資料段，該情況叫逾時重傳；

        情況二：當發送端收到接收端發送過來的三個對重複的ACK時（即三個期望收到的封包段相同時），即便RTO為到時，發送端也重傳接收方期望的那個資料段，該情況叫快重傳。

       FAQ4：接收方如何處理失序到達的封包段？

        TCP并不會丢棄失序到達的封包段，而是将這些失序達到的封包段臨時存放在接收緩沖區，并把它們标志位失序封包段，直到确實的封包段到齊。一定要記住：TCP永遠都不會将失序的封包段交給接收程序。

       FAQ5：發送端與接收端何時可能産生死鎖現象？TCP是如何解決該死鎖僵局的？

       當接收端向發送端發送一個零視窗封包段（封包段首部中視窗值的大小設定為0），發送端就停止向接收端發送封包段。後來接收端想通知發送端，讓發送端接着發送資料時，便向發送端發送一個非零視窗封包段。不幸的是，該封包段在路上丢失了。而接收端以為該非零封包段已經發送給發送端，于是便傻乎乎地等待發送端發送資料過來。而發送端由于沒有收到接收方的非零視窗封包段，于是便在那安逸地休息，随時等待接收方的非零視窗封包的通知。于是兩端都傻乎乎地等，陷入“死鎖”的狀态。

       為了避免這一死鎖的狀态，TCP為發送端設定了一個持續計時器（persistent timer)，當發送端收到接收端發來的零視窗封包段時，并啟動該持續計時器，便等待着接收方的非零通知。如果一直沒收到接收方的通知，持續計時器又逾時了的時候，發送端便向接收方發送一個“探測封包段”，該探測封包僅攜帶1B的資料，該探測封包會消耗一個序号，但特殊的是，該探測封包段的序号永遠不需要确認。該探測封包段的目的是僅僅是促使TCP接收端重傳一個确認，該确認的内容包括接收端希望發送端的發送視窗的大小作為回複，即:如果接收端希望發送端的視窗大小仍然是0，那麼發送端在收到該确認封包後，便會重置該持續計時器；如果接收方期望發送發的視窗不是0，則該僵局便打破了。

      注意：即便發送發收到了零視窗設定的封包段，發送端也能接收這幾種封包段：探測封包段、ACK封包段和攜帶緊急資料的封包段。