TCP之超时和重传

RTT：往返时间；  RTO：Retransmission Timeout即超时重传时间；

关键点在于：超时和重传间隔的策略，即怎样确定超时间隔和重传间隔；

　　TCP中的四个定时器：2MSL定时器；重传定时器；坚持定时器；保活定时器；

首先是如何得到RTO值；（假设已经能测量到RTT值情况下）

　　RTO值是依赖RTT值来确定的；而鉴于网络环境的不稳定性，RTT总是变化的，

　　RTT = 0.1*M  + 0.9*R;  M：当前测试的RTT值，R：历史RTT的值；

　　RTO=@RTT；　　　　    @：一般取2；

详解过程参见RFC793，但是该方法是有缺陷的；

新的方法：

　　Err = M - A；  M：当前RTT值， A：历史RTT值；

　　平均值：A = A+gErr；　　A：历史RTT值， g：常量， 

　　方差：D = D + h（|Err| - D）； D：历史D的值，h：常量

　(重点)：RTO = A + 4D；

RTO的初始化： A=0； D=3；（即没有测的RTT情况下）

RTO的更新

当数据正常传输的情况下，我们就会用上面的公式来更新各个数据，并重开定时器，来保证下一个数据被顺利传输。要注意的是：重传的情况下，RTO不用上面的公式计算，而采用一种叫做“指数退避”的方式。例如：当RTO为1S的情况下，发生了数据重传，我们就用RTO=2S的定时器来重新传输数据，下一次用4S。一直增加到64S为止。

(也就是说：1、计时器计算是否超时是用的是几乎时时更新的RTO（估计器）时间，而重传时间间隔采用的是“指数退避（exponential backoff）“时间,

　　　　　 2、并且在重传的情况下，不更新估计器的各种参数，

上述两点就是所谓的 Karn算法

);

估计器的更新：

1. 一个连接中，有且仅有一个测量定时器被使用。也就是说，如果TCP连续发出3组数据，只有一组数据会被测量。
2. ACK数据报不会被测量，原因很简单，没有ACK的ACK回应可以供结束定时器测量

示例：　

　1、传SYN：

　　　　传输初始SYN所使用的RTO：RTO = A + 2D = 6s; （这个公式以后不再用了）

　　2、上述SYN丢失了；然后超时了；因为6s内没有收到ACK;

　　　　计算当前的RTO： RTO=A + 4D = 0 + 4×3 = 12s

　　由于这是第一次超时，我们使用的倍数是2^0；RTO = 2^0*12 = 12s

拥塞避免算法与慢启动算法的结合：

　　原因：数据在传输的时候不能只使用一个窗口协议，我们还需要有一个拥塞窗口来控制数据的流量，使得数据不会一下子都跑到网路中引起“拥塞”。曾经提到过，拥塞窗口最初使用指数增长的速度来增加自身的窗口，直到发生超时重传，再进行一次微调。但是没有提到，如何进行微调，拥塞避免算法和慢启动门限就是为此而生。

　　拥塞避免算法和慢启动算法需要对每个连接维持两个变量：

　　　　一个拥塞窗口cwnd,  和 一个慢启动门限ssthresh；它们的工作过程如下：

　　1、对一个给定的连接，初始化cwnd为1个报文段，ssthresh为2^16=65535个字节；

　　2、此时TCP输出的报文段不能超过cwnd和接收方通告窗口的大小，拥塞避免是c方使用的流量控制，通告窗口则是s方进行的流量控制，

　　　　拥塞避免是c方感受到网络拥塞的估计；通告窗口与s方在该连接上的缓存大小有关；

　　3、当拥塞发生时（超时或者收到重复的ACK；都表明丢包了）， ssthresh被设置为当前窗口大小的一半（当前窗口即cwnd和通告窗口两者中的小值，但最少为2个报文段），

　　　　如果是超时引起的拥塞，则cwnd被设置为1个报文段（这就是慢启动）

　　4、当新的数据被对方确认时，就增加cwnd，但增加的方法依赖于我们是否正在进行慢启 动或拥塞避免。如果cwnd小于或等于ssthresh，则正在进行慢启动，否则正在进行拥塞避免。 慢启动一直持续到　　　　我们回到当拥塞发生时所处位置的半时候才停止（因为我们记录了在步骤2 中给我们制造麻烦的窗口大小的一半），然后转为执行拥塞避免。

快速重传和快速恢复算法

这是数据丢包的情况下给出的一种修补机制。一般来说，重传发生在超时之后，但是如果发送端接受到3个以上的重复ACK的情况下，就应该意识到，数据丢了，需要重新传递。这个机制是不需要等到重传定时器溢出的，所以叫做快速重传，而重新传递以后，因为走的不是慢启动而是拥塞避免算法，所以这又叫做快速恢复算法。流程如下：

1. 当收到第3个重复的ACK时，将ssthresh设置为当前拥塞窗口cwnd的一半。重传丢失的 报文段。设置cwnd为ssthresh加上3倍的报文段大小。
2. 每次收到另一个重复的ACK时， cwnd增加1个报文段大小并发送1个分组（如果新的 cwnd允许发送）。
3. 当下一个确认新数据的ACK到达时，设置cwnd为ssthresh（在第1步中设置的值）。这个 ACK应该是在进行重传后的一个往返时间内对步骤1中重传的确认。另外，这个ACK也应该 是对丢失的分组和收到的第1个重复的ACK之间的所有中间报文段的确认。这一步采用的是拥 塞避免，因为当分组丢失时我们将当前的速率减半

ICMP会引起重新传递么？

答案是：不会，TCP会坚持用自己的定时器，但是TCP会保留下ICMP的错误并且通知用户。

重新分组

TCP为了提高自己的效率，允许再重新传输的时候，只要传输包含重传数据报文的报文就可以，而不用只重传需要传输的报文。