通俗地讲解TCP的固定窗口和滑动窗口

固定窗口
【通俗地讲解TCP的固定窗口和滑动窗口】 TCP 还提供了流量控制机制 。流量控制可以调整给定会话中源和目的之间的数据流速,有助于保持 TCP 传输的可靠性 。流量控制的实施方法包括限制一次可以转发的数据段数量,并要求在发送更多数据段之前确认接收 。
要实施流量控制,TCP 要确定的第一件事是目的设备可以接受的数据段数量 。TCP 报头包括一个称为“窗口大小”的 16 位字段 。这是 TCP 会话的目的设备一次可以接受和处理的字节数 。通过源和目标之间的三次握手,会话开始时即可确定初始窗口大小 。一旦同意,源设备必须根据窗口大小限制发送到目的设备的数据段数量 。只有源设备收到数据段已接收的确认之后,才能继续发送更多会话数据 。
在接收确认的延迟过程中,发送方不会发送任何额外数据段 。如果网络拥堵,或者接收主机资源紧张,延迟时间可能就更长 。延迟时间越长,该会话过程的有效传输速率越低, 当运行多个会话时,减缓每个会话的数据传输有助于减少网络和目的设备上的资源冲突 。

通俗地讲解TCP的固定窗口和滑动窗口
文章插图
请参看上图中对窗口大小和确认消息的简易展示 。在本例中,TCP 会话的初始窗口大小为 3000 字节 。此会话的发送方在传输 3000 字节后等待这些数据的确认消息,以便继续传输更多数据段 。一旦发送方收到接收方发送的确认消息,它就可以传输另外 3000 字节的数据段 。
TCP 使用窗口大小尝试管理传输速率,将其调整为网络和目的设备可以支持的最大速度,同时最大限度减少损失和重新传输 。
TCP滑动窗口
我们也可以通过动态窗口大小来控制数据流量 。当网络资源受到限制时,TCP 可以减小窗口的大小,这样,目的主机就需要更加频繁地确认所接收的数据段 。由于源主机需要更加频繁地等待数据确认,这便可以大大降低传输的速率 。
接收主机将窗口大小值发送到发送主机,表示其准备接收的字节数 。如果目的主机由于缓冲内存受限需要降低通信速率,那么它向源主机发送的确认信息中可以包含一个较小的窗口大小值 。
通俗地讲解TCP的固定窗口和滑动窗口
文章插图
如图所示,如果接收主机发生拥堵,它可以向发送主机发送指定了较小窗口大小的数据段 。图中显示,其中一个数据段丢失了 。接收方将返回数据段的 TCP 报头中的窗口字段值由 3,000 减为 1,500,即将窗口大小改为 1,500 。
在没有数据丢失或资源限制的情况下传输一段时间后,接收方开始增加窗口字段,这样可以减少网络开销,因为必须发送的确认减少 。窗口大小持续增加,直至出现数据丢失,然后窗口大小随之减少 。
窗口大小的这种动态增减是 TCP 中的一个持续不断的过程 。在高效网络中,由于不丢失数据,窗口可能会相当大 。在基层基础设施面临压力的网络中,窗口可能会很小 。

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