TCP滑动窗口(面试)

TCP三次握手和四次挥手

TCP滑动窗口是什么?

如果传输的数据比较大,需要拆分为多个数据包进行发送。如果TCP 协议需要收到确认应答后,才可以发送下一个数据包。这样的方法效率偏低
为了避免这种情况,TCP使用了滑动窗口。
滑动窗口用于控制发送方和接收方之间的数据传输
滑动窗口机制允许发送方持续发送数据,不需要等待每个数据段的确认应答。接收方可以根据自身的处理能力和缓冲区空间调整窗口大小,从而控制发送方窗口大小。
窗口大小指的是不需要等待确认应答而可以继续发送数据包的最大值
滑动窗口组成:
发送方维护一个发送窗口,接收方则会维护一个接收窗口。窗口由两个参数定义:窗口的起始字节和窗口的大小
窗口大小指的是不需要等待确认应答而可以继续发送数据包的最大值

滑动窗口的工作原理

  1. 初始化窗口大小。建立TCP连接时,双方协商并初始化参数。其中包括窗口大小和初始的拥塞窗口cwnd大小
  2. 发送窗口滑动:发送方发送一个数据段并收到ACK确认应答后,将发送窗口向前滑动。这样,只要数据在滑动窗口范围内,发送方就可以继续发送新的数据
  3. 接收方更新确认号:接收方根据接收到的报文段的序列号确定已成功接收的字节范围,然后设置确认号设置为下一个期望接收的字节的序列号
  4. 接收方更新、通告接收窗口大小:接收方根据已成功接收的数据字节数和初始窗口大小计算并更新接收窗口的大小。然后,接收方将新的接收窗口大小通告给发送方
  5. 动态调整窗口大小:发送方可以根据接收方通告的窗口大小进行数据发送控制
  6. 流量控制:通过滑动窗口机制,接收方动态调整窗口大小以限制发送方的数据发送速率

滑动窗口组成

发送端的滑动窗口包含四大部分,如下:

  • 已发送且收到 ACK 确认
  • 已发送但未收到 ACK 确认(在发送窗口内)
  • 未发送但可发送(在发送窗口内)
  • 未发送且不可发送
    在这里插入图片描述
    接收方的滑动窗口包含三大部分:
  • 已收到ACK确认
  • 未收到ACK确认,但可以接收的数据(在接收窗口内)
  • 未收到数据并不可以接收的数据
    在这里插入图片描述

TCP协议如何保证可靠性?

TCP主要提供了检验和、超时重传、拥塞控制和流量控制等方法实现了可靠性传输。
检验和:通过检验和的方式,接收端可以检测出来数据是否有差错和异常,假如有差错就会直接丢弃TCP段,重新发送
超时重传:超时重传是指发送数据包到接收确认包之间有时间间隔上限,如果超过了这个时间会被认为是丢包了,需要重传。
拥塞控制:在数据传输过程中,可能由于网络状态的问题,造成网络拥堵,此时引入拥塞控制机制
流量控制:如果主机A 一直向主机B发送数据,不考虑主机B的接受能力,则可能导致主机B的缓冲区满了而无法再接受数据,从而会导致大量的数据丢包。所以引入流量控制机制,主机B通过告诉主机A自己接收缓冲区的大小,来使主机A控制发送的数据量。流量控制与TCP协议报头中的窗口大小有关

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