Question

一文带你搞定TCP重传

Answer 1

TCP重传机制主要是为了防止网路包丢弃，重传的工作方式主要借助TCP头部中的序列号和确认号来决定是否重传，重传的触发方式主要由以下几种：

什么是超时重传？

发送方在发送数据时设置一个定时器，当超过指定时间后如果还没有收到接收方的ACK响应，就会重发数据包。

超时重传的发生场景

什么是RTT？什么是RTO？

RTT就是数据包的往返时间，RTO就是超时重传时间。

RTO的长短对数据包的重传有什么影响？

RTO如何设置？

RTO既不能过长也不能过短，略微大于RTT是最好的。但RTT会因为网络的变化而发生变化，所以在Linux系统中为了计算RTO，会对RTT进行两个采样：

RFC6289建议使用以下公式计算RTO：

上述表达式中，在linux中α = 0.125，β = 0.25，μ = 1，δ = 4，至于为啥是这些值，别问问就是前人大量的测试积累得出。

假设因为网络阻塞触发了超时，如何避免频繁重发加剧网络阻塞？

超时时间加倍，就是每当重传的时候，都会将下一次的超时时间设置为当前值的两倍，避免频繁重发导致网络更加阻塞。

超时重传的弊端是什么？

超时周期可能相对较长，重传的等待时间可能过长。

什么是快速重传？

快速重传不再以时间作为重传的标准，而是以数据作为重传的标准。

上述Seq2因为某些原因没有抵达接收方，但接收方已经收到了Seq3、4、5的数据包，并且回复了三次ACK2的数据包。发送端在收到三次ACK2的数据包以后，就会在超时定时器之前重传Seq2的数据包。

重传所有包还是重传丢失的包？

由于发送端并不知道三次ACK2的数据包是由发送方的哪几个数据包响应回来的（也就是Seq3、4、5），因此只重传Seq2还是要重传所有的数据包也是个问题。

根据TCP实现的不同，上述两种情况都可能存在。

SACK重传

SACK重传其实就是选择性重传，它是为了解决快速重传不知道需要重传哪些包的问题。

SACK是如何让发送方知道重传哪些包的？

TCP的选项字段增加一个SACK字段，接收方会将已经收到数据包序列号范围发送给发送方，这样发送方通过SACK信息就能找到丢失的数据包重传此数据包。

SACK的使用条件

SACK必须要发送方和接收方同时支持，在linux中可以通过net.ipv4.tcp_sack参数开启（Linux2.4以后默认开启）。

SACK可以让发送方准确的知道哪些数据包接收方没有收到，而D-SACK可以让发送方知道有哪些数据包被重复接收了。

D-SACK的优点是什么？

D-SACK如何让发送方知道ACK包丢失

上图中接收方收到了3000~3999的数据包，但回应的ACK发生了丢失，假设此时触发了超时重传，发送方会首先重传3000~3499的数据包，接收方在收到该包以后发现该包已经被接收过了，于是会回复一个SACK = 3000~3500告诉发送方该数据包已经被接受过了，因为ACK已经到4000了，所以这里是一个D-SACK。发送方在收到报文以后可以知道数据包没有丢，丢的只是ACK报文。

D-SACK如何判断数据包发送延时

上图中1000~1499的数据包被网络延迟，后续发送方收到了三个连续ACK 1000的报文触发了超时重传，重传以后，延时的网络包也抵达了接收方，此时接收方会回复一个SACK=1000~1500，因为ACK已经到了3000，所以这里是一个D-SACK，表示收到了重复的包。发送方收到了该ACK报文以后也可以判断出快速重传的原因是因为网络延迟。

如何开启D-SACK

在Linux下可以通过net.ipv4.tcp_dsack参数开启/关闭这个功能(Linux 2.4后默认打开)。