TCP通過滑動窗口機制檢測丟包,并在丟包發(fā)生時調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸速率?;瑒哟翱跈C制利用數(shù)據(jù)接收端的接收窗口來控制數(shù)據(jù)流。
接收窗口值由數(shù)據(jù)接收端指定,以字節(jié)數(shù)形式存儲于TCP報文頭,并告知傳輸設(shè)備有多少數(shù)據(jù)將會存儲在TCP緩沖區(qū)。緩沖區(qū)就是數(shù)據(jù)暫時放置的地方,直至傳遞至應(yīng)用層協(xié)議等待處理。因此,發(fā)送端每次只能發(fā)送Window Size字段指定的數(shù)據(jù)量。為了使發(fā)送端繼續(xù)傳送數(shù)據(jù),接收端必須發(fā)送確認信息:之前的數(shù)據(jù)接收到了。同時必須對占用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進行處理以釋放緩存空間。下圖顯示了接收窗口是如何工作的:
上圖中,客戶端向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù),服務(wù)器接收窗口是5000字節(jié)??蛻舳税l(fā)送了2500字節(jié),服務(wù)器緩沖區(qū)還剩2500字節(jié),之后又發(fā)送了2000字節(jié),從而緩沖區(qū)只剩500字節(jié)。服務(wù)器發(fā)送確認信息。對緩存中數(shù)據(jù)進行處理并清空緩存。此過程重復(fù)進行,客戶端又發(fā)送3000字節(jié)和1000字節(jié),服務(wù)器緩存減少至1000字節(jié),客戶端再次確認數(shù)據(jù)并處理緩存中內(nèi)容。
調(diào)整窗口大?。?/strong>
當TCP堆 棧接收到數(shù)據(jù)的時候,生成一個確認信息并以回復(fù)的方式發(fā)送,但是放置在接收端緩存中的數(shù)據(jù)并不總是立即被處理。當服務(wù)器忙于處理從多個客戶端接收的報文, 服務(wù)器很有可能因為清理緩存而變得緩慢,無法騰出空間接收新的數(shù)據(jù),如果沒有流控,則可能會造成丟包和數(shù)據(jù)損壞。好在,接收窗口所設(shè)定的速率無法使服務(wù)器 正常處理數(shù)據(jù)時,能夠調(diào)整接收窗口大小。通過減小返回給發(fā)送端的ACK報文的TCP頭窗口大小值來實現(xiàn)。如下圖所示:
上圖中,服務(wù)器初始窗口大小為5000字節(jié)。客戶端發(fā)送2000字節(jié),之后又發(fā)送了2000字節(jié),緩沖區(qū)中只有1000字節(jié)可用。服務(wù)器意識到緩沖區(qū)正在快速填滿,它知道如果數(shù)據(jù)繼續(xù)以此速率傳輸,很快會有報文丟失。為了防止報文丟失,服務(wù)器發(fā)送確認信息給客戶端,更新窗口大小為1000字節(jié)。結(jié)果,客戶端減少數(shù)據(jù)發(fā)送,服務(wù)器以可以接受的速率處理緩存內(nèi)容,即保持數(shù)據(jù)流以穩(wěn)定的速率傳輸。
調(diào)整窗口大小在兩個方向都是可行的。當服務(wù)器能夠更加快速的處理報文時,它會發(fā)送一個較大窗口的ACK報文。
零窗口暫停數(shù)據(jù)流:
某些情況下,服務(wù)器無法再處理從客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)??赡苁怯捎趦?nèi)存不足,處理能力不夠,或其他原因。這可能會造成數(shù)據(jù)被丟棄以及傳輸暫停,但接收窗口能夠幫助減小負面影響。
當上述情況發(fā)生時,服務(wù)器會發(fā)送窗口為0的報文。當客戶端接收到此報文時,它會暫停所有數(shù)據(jù)傳輸,但會保持與服務(wù)器的連接以傳輸探測(keep-alive)報文。探測報文在客戶端以穩(wěn)定間隙發(fā)送,以查看服務(wù)器接收窗口狀態(tài)。一旦服務(wù)器能夠再次處理數(shù)據(jù),將會返回非零值窗口大小,傳輸會恢復(fù)。下圖示例了零窗口通知過程。
服務(wù)器初始接收數(shù)據(jù)窗口為5000字節(jié)大小。從客戶端接收4000字節(jié)數(shù)據(jù)之后,服務(wù)器負載變得非常繁重,無法繼續(xù)處理客戶端任何數(shù)據(jù)。服務(wù)器于是發(fā)送窗口大小值為0的報文。客戶端暫停數(shù)據(jù)傳輸并發(fā)送一個探測報文。探測報文之后,服務(wù)器回復(fù)以告知客戶端現(xiàn)在可以接收數(shù)據(jù)的報文,以及窗口大小為1000字節(jié)??蛻舳嘶謴?fù)傳送數(shù)據(jù)。
TCP滑動窗口實戰(zhàn):
本例中,開始從192.168.0.20發(fā)送至192.168.0.30。我們關(guān)心的是窗口大小字段,可以從Packet List面板的Info欄以及Packet Details的TCP報文頭看到。前三個報文后,可看到該值立刻減小,如下圖所示:
窗口大小值從第一個報文的8760字節(jié)變成第二個報文的5840字節(jié)到第三個報文的2920字節(jié)①。窗口大小值的減小是主機延時的典型標志。在時間欄注意到這一過程發(fā)生的非常迅速②。當窗口大小迅速減小的時候,通常就有可能下降為零。這就是第四個報文所發(fā)生的,如下圖所示:
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