CH5-L13 TCP-差错控制-流量控制

序 号 TCP 首部 确 认 序 号 数据 偏移 保 留
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20 字节 固定 首部 窗 口 紧 急 指 针
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
源端口和目的端口字段：各占 2 字节。
序号、确认序号、窗 口、ACK位：见差错控制和流量控制
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20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
充
SYS、FIN：用于建立连接（参见下讲） 复位 RST (ReSeT) ： RST 1 ，表明 TCP 连接中出现严重差错（如主机崩溃）， 必须释放连接，再重新建立传输连接。
TCP 的主要特点 TCP 报文段首部的组成 什么是面向字节流的控制方法 序号、确认序号、窗 口的作用 如何计算加权平均往返时间RTTS 如何计算超时重传时间 RTO 流量控制的基本思想 TCP如何实现流量控制 TCP提高传输效率的措施
计算机网络原理
金可音
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(5-5)
RTTD 是 RTT 偏差的加权平均值。
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RTT 偏差的加权平均值：RTTD
RFC 2988 建议的计算方法：


初值 RTTD 值＝测量到的 RTT 样本值的一半。 以后的计算： 新的 RTTD = (1 ) (旧的RTTD)
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3.2 基于字节流的差错控制
差错控制：


基于序号的确认（不是基于报文段对报文段编号） 发送时：若首部“序号”字段=2000 表示本报文段中用户数据的第一个字节的序号=2000 回答时：若首部“确认序号”字段= 2300 表示2300号字节以前的数据已经正确收到， 希望收到的下一个字节是2300号字节 序号：本报文段中用户数据的第一个字节 确认序号：确认序号以前的数据已经正确收到
T2
T3
难点：估算较为合理的重传时间。
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往返时间RTT的样本值
样本值：当前（一次）的往返时间RTT 计算方法之一

发送方把发送报文，启动计时器 接收方收到确认报文，计算本次的RTT （加权平均往返时间RTTS的样本值）
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即：

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位0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 认序号 数据 偏移 保 留
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20 字节 固定 首部 窗 口 紧 急 指 针
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
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TCP的加权平均往返时间：RTTS
RTTS（又称为平滑Smoothed的往返时间）。 第一次测量到 RTT 样本时， RTTS ＝RTT 样本值。 以后，每测量到一个新的 RTT 样本： 新的 RTTS (1 ) (旧的 RTTS) (新的 RTT 样本) (5-4) 式中，0 1。
0 字节流 1 2 3
发送缓存 1817161514
加上 首部构成 TCP 报文段，再发送 131211 H
10 9 H
TCP 连接
8 7 6H
该报文的“序号”： 6
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采用的差错控制策略
要点 采用连续ARQ技术 重发机制：超时重发 允许选择重发

让接收方来得及接收
• 避免数据的丢失 • 减少重传，保证网络的效率，减少网络拥塞
一般方法：接收方控制发送方发送报文的速率

TCP：接收方允许发送方最多能发送多少数据 可以在TCP连接时协商
建立TCP连接时，默认的窗口大小是4096字节

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基于字节流的流量控制
填
充
检验和： 2 字节 检验的范围：包括首部、数据、伪首部。 选项：功能的扩充（自学） 填充字段 ：使整个首部长度是 4 字节的整数倍。
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3. 差错控制
TCP协议的主要控制技术：


可靠传输：可靠的连接、差错控制 有效传输：
• 流量控制：避免因为接收方来不及接收而重传 • 拥塞控制：避免由于负载太大等原因而造成网络吞吐量的下降
本讲教材分析
5.3.1 TCP最主要的特点 5.5 TCP 报文段的首部格式 5.6 TCP 可靠传输的实现

5.6.1 以字节为单位的滑动窗口 5.6.2 超时重传时间的选择 5.6.3 选择确认 SACK
5.7 TCP的流量控制

5.7.1 利用滑动窗口实现流量控制 5.7.1 必须考虑传输效率
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位0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
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20 字节 固定 首部
检 验 和
选

项
（长 度 可 变）
传输层的作用和重要性 传输层如何满足不同应用的需求 什么是传输层的端口 UDP的特点 TCP的特点 可靠通信原理

如何纠错 如何解决报文丢失 如何解决重复报文 停等协议的缺点 连续ARQ协议的原理 发送窗口的概念
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1. TCP 概述 (§5.3.1)
提供可靠交付的服务：差错控制 是面向连接的传输层协议。

通信前双方建立连接（协商），见§5.9；

TCP 连接是一条虚连接而不是物理连接。
提供流量控制、拥塞控制，提高网络效率 提供全双工通信。 采用面向字节流的控制技术
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本讲

差错控制 流量控制 面向字节流的滑动窗口 拥塞控制 可靠的连接
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下讲

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3.1 面向字节流控制方法的概念
TCP面向字节流的控制方法



将依次传送的数据看作数据流 建立TCP连接时，设置发送的第一个字节数据的序号 对数据流中的每个字节依次编号 一个报文段的“序号”： 该报文段中用户数据的第一个字节的序号 A、B双方各有一个发送窗口，一个接收窗口 四个窗口处于动态变化之中 只讨论全双工TCP连接中的其中一个单方向的传输： A向B发送 把字节编号取的很小，如，窗口大小为20字节
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2.TCP 报文段的首部简介(§5.5)
位 0 8 16 24 31
TCP 首部
20 字节的 固定首部
TCP 报文段
TCP 首部
TCP 数据部分
IP 首部
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IP 数据部分
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位0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
+ RTTS 新的 RTT 样本
(5-6)

是个小于 1 的系数，其推荐值是 1/4，即 0.25。
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往返时间的测量过程中的一个问题
重传报文段后，收到了确认报文段 ACK 是对原来的报文段的确认，还是对重传的报文段的确认？
是对哪一个报文段 的确认？ 收到 ACK
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本讲内容及其安排
1. TCP 概述 2. TCP 报文段首部简介 3. 差错控制

(§5.3.1) (§5.5)
(§5.6.1) (§5.6.2)
3.1 面向字节流控制方法的概念 3.2 基于字节流的差错控制 3.3 超时重传时间的选择
• 路由变化很大 • 延时差别很大
主要问题：


RTT是动态变化的，方差也很大
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往返时延的分析
数据链路层：相邻二点的通信，往返时间变化不大
TCP ：不相邻二点的进程之间通信，往返时间的方差很大。
往返时间的 概率分布
数据链路层
传输层 时间
T1
填
充
1） ACK位(确认位)： 只有当 ACK 1 时确认序号才有效 2）确认序号：可以是捎带应带
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3.3 超时重传时间的选择 (§5.6.2)
超时重传时间 RTO (RetransmissionTime-Out)

应该满足：重传时间>往返时间 RTT TCP 报文段需要经过路由器转发：
发送一个 TCP 报文段 1
超时重传 TCP 报文段 2 往返时间 RTT? 往返时间 RTT?
时间

Karn 算法：不采用重传报文段的往返时间样本。
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修正的 Karn 算法
分析

报文重传，说明时延增大（或出错） 可能会连续重传，超时重传时间 RTO无法更新
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第13讲 TCP 差错控制和流量控制
【第5章 传输层 （第2讲）】
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大学计算机基础 金可音 欢迎学生使用
上讲小结（快速提问1）
上讲的重点是什么？
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上讲要点复习（快速提问2）
TCP：基于字节流的流量控制

允许对方发送多少字节的数据 （而不是多少个报文段） 在连接建立时， B 告诉 A：“我的接收窗口 = 400（字节）”。 A的发送窗口不大于400字节（不大于B的接收窗口）
• 最多发送400字节未确认的数据
在 TCP 连接上利用滑动窗口机制实现流量控制
改进：报文段每重传一次，就把 RTO 增大一些： 新的 RTO (旧的 RTO)

系数 的典型值是 2
实践证明，这种策略较为合理。
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4. TCP 的流量控制 (§5.7)
4.1 利用滑动窗口实现流量控制 (§5.7.1)
流量控制(flow control)的作用：
充
数据偏移（即首部长度）： 4 位，单位是 4 字节。 首部最多64（16×4）字节 保留字段： 6 位，保留为今后使用，目前应置为 0。
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位0
8
源 端 口
16
24
目 的 端 口
31
序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
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源 端 口
16
24
目 的 端 口
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序 号 TCP 首部 确 数据 偏移 保 留 认 号 窗 口 紧 急 指 针
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20 字节 固定 首部
检 验 和
选
项
（长 度 可 变）
填
• 若 很接近于零，表示主要采用原有的平滑RTT 值 RTT 值更新较慢。 • 若 很接近于 1，表示主要采用新测到的RTT 值 RTT 值更新较快。 • RFC 2988 推荐的 值为 1/8，即 0.125。
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超时重传时间 RTO (RetransmissionTime-Out) RTO 应略大于加权平均往返时间 RTTS。 RFC 2988 建议使用下式计算 RTO： RTO RTTS + 4 RTTD
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A、B间全双工的TCP连接的每一端都有两个窗口

为便于理解，


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TCP 面向流的概念
发送方
字节流 21 20 19

H 表示 TCP 报文段的首部 x 表示序号为 x 的数据字节
接收方
应用进程
把字节写入 发送缓存

应用进程
从接收缓存 读取字节 接收缓存 5 4
4. TCP 的流量控制

(§ 5.7.1)
(§5.7.1)
4.1 利用滑动窗口实现流量控制 4.2 死锁问题
5. 面向字节流的滑动窗口 6. 提高TCP的传输效率
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(§5.6.1) (§ 5.7.2 )
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本讲预习情况检查（快速提问3）