777 Interview Notes
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  • 数据结构与算法
    • 简介
    • 题型
      • Template
      • 动态规划
        • LEETCODE 5. 最长回文子串
        • LEETCODE 32. 最长有效括号
        • LEETCODE 44. 通配符匹配
        • LEETCODE 62. 不同路径
        • LEETCODE 63. 不同路径 II
        • LEETCODE 64. 最小路径和
        • LEETCODE 97. 交错字符串
        • LEETCODE 120. 三角形最小路径和
        • LEETCODE 122. 买卖股票的最佳时机 II
        • LEETCODE 139. 单词拆分
        • LEETCODE 174. 地下城游戏
        • LEETCODE 188. 买卖股票的最佳时机 IV
        • *LEETCODE 222. 完全二叉树的节点个数
        • LEETCODE 309. 最佳买卖股票时机含冷冻期
        • LEETCODE 343. 整数拆分
        • LEETCODE 494. 目标和
        • LEETCODE 718. 最长重复子数组
        • LEETCODE 837. 新21点
        • LEETCODE 1014. 最佳观光组合
        • LCOF 10-II. 青蛙跳台阶问题
        • LCOF 14-I. 剪绳子
        • LCOF 19. 正则表达式匹配
        • LCOF 42. 连续子数组的最大和
        • LCOF 46. 把数字翻译成字符串
        • LCOF 47. 礼物的最大价值
        • LCOF 48. 最长不含重复字符的子字符串
        • LCOF 49. 丑数
        • LCOF 63. 股票的最大利润
      • 贪心
        • LEETCODE 12. 整数转罗马数字
        • LEETCODE 122. 买卖股票的最佳时机 II
        • *LEETCODE 316. 去除重复字母
        • LEETCODE 435. 无重叠区间
        • LEETCODE 455. 分发饼干
        • LEETCODE 605. 种花问题
        • LEETCODE 860. 柠檬水找零
        • LEETCODE 1046. 最后一块石头的重量
        • LCOF 14-I. 剪绳子
        • LCOF 14-II. 剪绳子 II
      • 双指针
        • LEETCODE 4. 寻找两个正序数组的中位数
        • LEETCODE 19. 删除链表的倒数第N个节点
        • LEETCODE 75. 颜色分类
        • LEETCODE 86. 分隔链表
        • LCOF 04. 二维数组中的查找
        • LCOF 21. 调整数组顺序使奇数位于偶数前面
        • LCOF 24. 反转链表
        • LCOF 52. 两个链表的第一个公共节点
        • LCOF 57. 和为s的两个数字
        • LCOF 58 - I. 翻转单词顺序
      • 滑动窗口
        • LEETCODE 239. 滑动窗口最大值
        • LEETCODE 424. 替换后的最长重复字符
        • LEETCODE 643. 子数组最大平均数 I
        • LEETCODE 1208. 尽可能使字符串相等
        • LEETCODE 1423. 可获得的最大点数
        • LCOF 59 - I. 滑动窗口的最大值
      • 深度优先搜索
        • LEETCODE 207. 课程表
        • *LEETCODE 210. 课程表 II
        • LEETCODE 329. 矩阵中的最长递增路径
        • LEETCODE 547. 省份数量
        • LEETCODE 785. 判断二分图
        • LCOF 12. 矩阵中的路径
        • LCOF 13. 机器人的运动范围
        • LCOF 34. 二叉树中和为某一值的路径
        • LCOF 38. 字符串的排列
        • LCOF 54. 二叉搜索树的第k大节点
        • LCOF 55 - I. 二叉树的深度
        • LCOF 55 - II. 平衡二叉树
        • LCOF 68 - II. 二叉树的最近公共祖先
      • 广度优先搜索
        • LEETCODE 547. 省份数量
        • LCOF 32 - I. 从上到下打印二叉树
        • LCOF 32 - II. 从上到下打印二叉树 II
        • LCOF 32 - III. 从上到下打印二叉树 III
        • LCOF 55 - I. 二叉树的深度
      • 前缀和
        • LEETCODE 560. 和为K的子数组
      • 背包问题
        • LEETCODE 494. 目标和
      • HashMap
        • LEETCODE 128. 最长连续序列
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        • LEETCODE 350. 两个数组的交集 II
        • LEETCODE 560. 和为K的子数组
        • LCOF 03. 数组中重复的数字
        • LCOF 35. 复杂链表的复制
        • LCOF 50. 第一个只出现一次的字符
      • HashSet
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        • LCOF 61. 扑克牌中的顺子
      • 数组
        • LEETCODE 31. 下一个排列
        • LEETCODE 75. 颜色分类
        • LEETCODE 189. 旋转数组
        • LEETCODE 228. 汇总区间
        • LEETCODE 442. 数组中重复的数据
        • LEETCODE 448. 找到所有数组中消失的数字
        • LEETCODE 560. 和为K的子数组
      • 模拟
        • LEETCODE 860. 柠檬水找零
        • LCOF 29. 顺时针打印矩阵
        • LCOF 31. 栈的压入、弹出序列
      • 排序
        • LCOF 45. 把数组排成最小的数
        • LCOF 51. 数组中的逆序对
      • 递归
        • LCOF 06. 从尾到头打印链表
        • LCOF 07. 重建二叉树
        • LCOF 10-I. 斐波那契数列
        • LCOF 16. 数值的整数次方
        • LCOF 24. 反转链表
        • LCOF 25. 合并两个排序的链表
        • LCOF 26. 树的子结构
        • LCOF 27. 二叉树的镜像
        • LCOF 28. 对称的二叉树
        • LCOF 64. 求1+2+…+n
      • 队列
        • LCOF 59 - I. 滑动窗口的最大值
        • LCOF 59 - II. 队列的最大值
      • 字符串
        • LEETCODE 5. 最长回文子串
        • *LEETCODE 165. 比较版本号
        • LEETCODE 205. 同构字符串
        • LEETCODE 242. 有效的字母异位词
        • LEETCODE 678. 有效的括号字符串
        • LEETCODE 830. 较大分组的位置
        • LCOF 05. 替换空格
        • LCOF 20. 表示数值的字符串
        • LCOF 38. 字符串的排列
        • LCOF 45. 把数组排成最小的数
        • LCOF 58 - I. 翻转单词顺序
        • LCOF 58 - II. 左旋转字符串
        • LCOF 67. 把字符串转换成整数
      • 二分查找
        • LEETCODE 4. 寻找两个正序数组的中位数
        • LEETCODE 33. 搜索旋转排序数组
        • LEETCODE 34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置
        • LEETCODE 153. 寻找旋转排序数组中的最小值
        • LEETCODE 154. 寻找旋转排序数组中的最小值 II
        • LEETCODE 278. 第一个错误的版本
        • LEETCODE 704. 二分查找
        • LEETCODE 744. 寻找比目标字母大的最小字母
        • LEETCODE 852. 山脉数组的峰顶索引
        • LCOF 11. 旋转数组的最小数字
        • LCOF 53 - I. 在排序数组中查找数字 I
        • LCOF 53 - II. 0~n-1中缺失的数字
      • 位运算
        • LEETCODE 338. 比特位计数
        • LEETCODE 461. 汉明距离
        • LCOF 15. 二进制中1的个数
        • LCOF 56 - I. 数组中数字出现的次数
        • LCOF 56 - II. 数组中数字出现的次数 II
      • 链表
        • LEETCODE 19. 删除链表的倒数第N个节点
        • LEETCODE 86. 分隔链表
        • # LEETCODE 234. 回文链表
        • LEETCODE 237. 删除链表中的节点
        • LCOF 06. 从尾到头打印链表
        • LCOF 18. 删除链表的节点
        • LCOF 22. 链表中倒数第k个节点
        • LCOF 24. 反转链表
        • LCOF 25. 合并两个排序的链表
        • LCOF 35. 复杂链表的复制
        • LCOF 36. 二叉搜索树与双向链表
        • LCOF 52. 两个链表的第一个公共节点
      • 二叉树
        • LEETCODE 94. 二叉树的中序遍历
        • LEETCODE 95. 不同的二叉搜索树 II
        • LEETCODE 96. 不同的二叉搜索树
        • # LEETCODE 98. 验证二叉搜索树
        • LEETCODE 104. 二叉树的最大深度
        • LEETCODE 108. 将有序数组转换为二叉搜索树
        • LEETCODE 112. 路径总和
        • # LEETCODE 144. 二叉树的前序遍历
        • LEETCODE 543. 二叉树的直径
        • LEETCODE 617. 合并二叉树
        • LEETCODE 958. 二叉树的完全性检验
        • LCOF 07. 重建二叉树
        • LCOF 26. 树的子结构
        • LCOF 27. 二叉树的镜像
        • LCOF 28. 对称的二叉树
        • LCOF 32 - I. 从上到下打印二叉树
        • LCOF 32 - II. 从上到下打印二叉树 II
        • LCOF 32 - III. 从上到下打印二叉树 III
        • LCOF 33. 二叉搜索树的后序遍历序列
        • LCOF 34. 二叉树中和为某一值的路径
        • LCOF 36. 二叉搜索树与双向链表
        • LCOF 37. 序列化二叉树
        • LCOF 54. 二叉搜索树的第k大节点
        • LCOF 55 - I. 二叉树的深度
        • LCOF 55 - II. 平衡二叉树
        • LCOF 68 - I. 二叉搜索树的最近公共祖先
        • LCOF 68 - II. 二叉树的最近公共祖先
      • 堆
        • LEETCODE 215. 数组中的第K个最大元素
        • LEETCODE 1046. 最后一块石头的重量
        • LCOF 40. 最小的k个数
        • LCOF 41. 数据流中的中位数
      • 栈
        • LEETCODE 32. 最长有效括号
        • LCOF 06. 从尾到头打印链表
        • LCOF 09. 用两个栈实现队列
        • LCOF 27. 二叉树的镜像
      • 大数
      • 数学
        • LEETCODE 16. 最接近的三数之和
        • LEETCODE 9. 回文数
        • LEETCODE 238. 除自身以外数组的乘积
        • LEETCODE 990. 等式方程的可满足性
        • LCOF 43. 1~n 整数中 1 出现的次数
        • LCOF 44. 数字序列中某一位的数字
        • LCOF 62. 圆圈中最后剩下的数字
        • LCOF 67. 把字符串转换成整数
      • 多线程
      • 回溯
        • LEETCODE 17. 电话号码的字母组合
        • LEETCODE 46. 全排列
        • LCOF 34. 二叉树中和为某一值的路径
        • LCOF 38. 字符串的排列
      • 设计
        • LEETCODE 146. LRU缓存机制
        • LCOF 30. 包含min函数的栈
        • LCOF 37. 序列化二叉树
        • LCOF 41. 数据流中的中位数
        • LCOF 59 - II. 队列的最大值
      • 分治
        • LCOF 16. 数值的整数次方
        • LCOF 17. 打印从1到最大的n位数
        • LCOF 33. 二叉搜索树的后序遍历序列
        • LCOF 36. 二叉搜索树与双向链表
        • LCOF 40. 最小的k个数
        • LCOF 51. 数组中的逆序对
    • 剑指Offer
      • 03. 数组中重复的数字【排序/哈希/比较交换】
      • 04. 二维数组中的查找【线性查找】
      • 05. 替换空格【字符串】
      • 06. 从尾到头打印链表【栈/递归】
      • 07. 重建二叉树【递归】
      • 09. 用两个栈实现队列【辅助栈】
      • 10-I. 斐波那契数列【DP】
      • 10-II. 青蛙跳台阶问题【DP】
      • 11. 旋转数组的最小数字【二分查找】
      • 12. 矩阵中的路径【DFS】
      • 13. 机器人的运动范围【DFS/BFS】
      • 14-I. 剪绳子【DP/贪心】
      • 14-II. 剪绳子 II【贪心】
      • 15. 二进制中1的个数【位运算】
      • 16. 数值的整数次方【分治】
      • *17. 打印从1到最大的n位数
      • 18. 删除链表的节点
      • *19. 正则表达式匹配
      • 20. 表示数值的字符串
      • 21. 调整数组顺序使奇数位于偶数前面【双指针】
      • 22. 链表中倒数第k个节点【快慢指针】
      • 24. 反转链表【递归/双指针】
      • 25. 合并两个排序的链表【递归】
      • 26. 树的子结构【递归】
      • 27. 二叉树的镜像【递归/辅助栈】
      • 28. 对称的二叉树【递归】
      • 29. 顺时针打印矩阵【模拟】
      • 30. 包含min函数的栈【辅助栈】
      • 31. 栈的压入、弹出序列【辅助栈】
      • 32 - I. 从上到下打印二叉树【BFS】
      • 32 - II. 从上到下打印二叉树 II【BFS】
      • 32 - III. 从上到下打印二叉树 III【BFS 双端队列】
      • 33. 二叉搜索树的后序遍历序列【分治 递归】
      • 34. 二叉树中和为某一值的路径【递归 回溯】
      • *35. 复杂链表的复制【哈希表】
      • 36. 二叉搜索树与双向链表【DFS】
      • 37. 序列化二叉树【BFS】
      • 38. 字符串的排列【DFS】
      • *39. 数组中出现次数超过一半的数字【哈希/摩尔投票】
      • 40. 最小的k个数【堆】
      • 41. 数据流中的中位数【堆】
      • 42. 连续子数组的最大和【DP】
      • 43. 1~n 整数中 1 出现的次数【找规律】
      • 44. 数字序列中某一位的数字【找规律】
      • 45. 把数组排成最小的数【排序】
      • 46. 把数字翻译成字符串【DP】
      • 47. 礼物的最大价值【DP】
      • 48. 最长不含重复字符的子字符串【滑动窗口】
      • 49. 丑数【DP】
      • 50. 第一个只出现一次的字符【哈希表】
      • *51. 数组中的逆序对【归并排序】
      • 52. 两个链表的第一个公共节点【双指针】
      • 53 - I. 在排序数组中查找数字 I【二分查找】
      • 53 - II. 0~n-1中缺失的数字【二分查找/位运算】
      • 54. 二叉搜索树的第k大节点【中序遍历】
      • 55 - I. 二叉树的深度【DFS/BFS】
      • 55 - II. 平衡二叉树【DFS】
      • 56 - I. 数组中数字出现的次数【位运算】
      • 56 - II. 数组中数字出现的次数 II【位运算】
      • 57. 和为s的两个数字【双指针/哈希表】
      • 57 - II. 和为s的连续正数序列【双指针】
      • 58 - I. 翻转单词顺序【双指针】
      • 58 - II. 左旋转字符串【字符串】
      • *59 - I. 滑动窗口的最大值【滑动窗口】
      • 59 - II. 队列的最大值【队列】
      • *60. n个骰子的点数【DP】
      • 61. 扑克牌中的顺子【Set/排序】
      • 62. 圆圈中最后剩下的数字【约瑟夫环】
      • 63. 股票的最大利润【DP】
      • 64. 求1+2+…+n【短路】
      • 65. 不用加减乘除做加法【位运算】
      • *66. 构建乘积数组【DP】
      • 67. 把字符串转换成整数
      • 68 - I. 二叉搜索树的最近公共祖先【迭代/递归】
      • 68 - II. 二叉树的最近公共祖先【递归】
    • 常见问题
      • 俩必须掌握的排序
      • 腾讯常见问题
      • 字节常见问题
  • 计算机网络
    • 简介
    • 基础知识
      • 综述
      • 物理层
      • 链路层
      • 网络层
      • 传输层
      • 应用层
        • HTTP
    • 常见问题
      • 常见问题带答案
  • 操作系统
    • 简介
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      • 概述
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      • 设备管理
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    • 常见问题
  • 数据库
    • 简介
    • 基础知识
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      • 数据库系统基础
    • 常见问题
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      • Java 并发
      • Java 虚拟机
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    • 常见问题
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    • 简介
    • 基础知识
      • Android 基础
      • Android 进阶
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    • 常见问题
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    • 简介
      • 777牌面筋
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          • 字节客户端暑期实习一面面经
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          • 字节实习面筋
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          • [21届秋招] 字节——安卓开发实习生 面经
          • 字节跳动-头条Android开发实习生面试
          • 字节 安卓一面面经
          • 字节跳动安卓客户端面经
          • 字节跳动安卓日常实习生凉经
          • 字节 客户端开发 一面
          • 字节安卓实习一面
          • 字节跳动客户端一面面经
          • 字节跳动安卓实习一二面面经
          • BAT集齐!Java/安卓暑期实习面经汇总
          • 字节跳动(Andriod方向)一二三面面经
          • 字节客户端神奇二面
          • 字节抖音(一面客户端开发)
          • 字节跳动安卓、后端实习5轮面经
          • 2020技术开发岗面经:腾讯 & 字节跳动(已Offer)
          • 字节跳动安卓客户端面经(安卓开发零经验)
          • 字节跳动Android客户端一面凉经
          • 西瓜视频一面
          • 头条三面面筋+HR(已上岸,感谢各位牛友的帮助)
          • 字节跳动android实习生一面二面
          • 字节跳动 客户端实习生 1-5面 面经
          • 2019春招实习Android面试总结(后续再发秋招总结)
          • 字节客户端安卓开发三面面经
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在本页
  • 参考
  • 简介
  • UDP 和 TCP 的区别
  • UDP 首部格式
  • TCP 首部格式​
  • TCP 的三次握手
  • TCP 的四次挥手
  • TCP 可靠传输
  • TCP 滑动窗口
  • TCP 流量控制
  • TCP 拥塞控制
  • 1. 慢开始与拥塞避免
  • 2. 快重传与快恢复
  • 连续 ARQ 协议
  • 三种传输协议

这有帮助吗?

  1. 计算机网络
  2. 基础知识

传输层

上一页网络层下一页应用层

最后更新于4年前

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参考

简介

网络层只把分组发送到目的主机,但是真正通信的并不是主机而是主机中的进程。传输层提供了进程间的逻辑通信,传输层向高层用户屏蔽了下面网络层的核心细节,使应用程序看起来像是在两个传输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。

运输层是整个网络体系结构中的关键层次之一。一定要弄清以下一些重要概念:

  1. 运输层为相互通信的应用进程提供逻辑通信。

  2. 端口和套接字的意义。

  3. 无连接的UDP的特点。

  4. 面向连接的TCP的特点。

  5. 在不可靠的网络上实现可靠传输的工作原理,停止等待协议和ARQ协议。

  6. TCP的滑动窗口、流量控制、拥塞控制和连接管理。

UDP 和 TCP 的区别

用户数据报协议 UDP(User Datagram Protocol):UDP是无连接的,尽最大可能交付,没有拥塞控制,面向报文(对于应用程序传下来的报文不合并也不拆分,只是添加 UDP 首部),支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol):TCP是面向连接的,提供可靠交付,有流量控制,拥塞控制,提供全双工通信,面向字节流(把应用层传下来的报文看成字节流,把字节流组织成大小不等的数据块),每一条 TCP 连接只能是点对点的(一对一)。

UDP 首部格式

首部字段只有 8 个字节,包括源端口、目的端口、长度、检验和。12 字节的伪首部是为了计算检验和临时添加的。

TCP 首部格式​

  • 序号 :用于对字节流进行编号,例如序号为 301,表示第一个字节的编号为 301,如果携带的数据长度为 100 字节,那么下一个报文段的序号应为 401。

  • 确认号 :期望收到的下一个报文段的序号。例如 B 正确收到 A 发送来的一个报文段,序号为 501,携带的数据长度为 200 字节,因此 B 期望下一个报文段的序号为 701,B 发送给 A 的确认报文段中确认号就为 701。

  • 数据偏移 :指的是数据部分距离报文段起始处的偏移量,实际上指的是首部的长度。

  • 确认 ACK :当 ACK=1 时确认号字段有效,否则无效。TCP 规定,在连接建立后所有传送的报文段都必须把 ACK 置 1。

  • 同步 SYN :在连接建立时用来同步序号。当 SYN=1,ACK=0 时表示这是一个连接请求报文段。若对方同意建立连接,则响应报文中 SYN=1,ACK=1。

  • 终止 FIN :用来释放一个连接,当 FIN=1 时,表示此报文段的发送方的数据已发送完毕,并要求释放连接。

  • 窗口 :窗口值作为接收方让发送方设置其发送窗口的依据。之所以要有这个限制,是因为接收方的数据缓存空间是有限的。

TCP 的三次握手

假设 A 为客户端,B 为服务器端。

  • 首先 B 处于 LISTEN(监听)状态,等待客户的连接请求。

  • A 向 B 发送连接请求报文,SYN=1,ACK=0,选择一个初始的序号 x。

  • B 收到连接请求报文,如果同意建立连接,则向 A 发送连接确认报文,SYN=1,ACK=1,确认号为 x+1,同时也选择一个初始的序号 y。

  • A 收到 B 的连接确认报文后,还要向 B 发出确认,确认号为 y+1,序号为 x+1。

  • B 收到 A 的确认后,连接建立。

三次握手的原因

第三次握手是为了防止失效的连接请求到达服务器,让服务器错误打开连接。

客户端发送的连接请求如果在网络中滞留,那么就会隔很长一段时间才能收到服务器端发回的连接确认。客户端等待一个超时重传时间之后,就会重新请求连接。但是这个滞留的连接请求最后还是会到达服务器,如果不进行三次握手,那么服务器就会打开两个连接。如果有第三次握手,客户端会忽略服务器之后发送的对滞留连接请求的连接确认,不进行第三次握手,因此就不会再次打开连接。

TCP 的四次挥手

以下描述不讨论序号和确认号,因为序号和确认号的规则比较简单。并且不讨论 ACK,因为 ACK 在连接建立之后都为 1。

  • A 发送连接释放报文,FIN=1。

  • B 收到之后发出确认,此时 TCP 属于半关闭状态,B 能向 A 发送数据但是 A 不能向 B 发送数据。

  • 当 B 不再需要连接时,发送连接释放报文,FIN=1。

  • A 收到后发出确认,进入 TIME-WAIT 状态,等待 2 MSL(最大报文存活时间)后释放连接。

  • B 收到 A 的确认后释放连接。

四次挥手的原因

客户端发送了 FIN 连接释放报文之后,服务器收到了这个报文,就进入了 CLOSE-WAIT 状态。这个状态是为了让服务器端发送还未传送完毕的数据,传送完毕之后,服务器会发送 FIN 连接释放报文。

TIME_WAIT

客户端接收到服务器端的 FIN 报文后进入此状态,此时并不是直接进入 CLOSED 状态,还需要等待一个时间计时器设置的时间 2MSL。这么做有两个理由:

  • 确保最后一个确认报文能够到达。如果 B 没收到 A 发送来的确认报文,那么就会重新发送连接释放请求报文,A 等待一段时间就是为了处理这种情况的发生。

  • 等待一段时间是为了让本连接持续时间内所产生的所有报文都从网络中消失,使得下一个新的连接不会出现旧的连接请求报文。

TCP 可靠传输

TCP 使用超时重传来实现可靠传输:如果一个已经发送的报文段在超时时间内没有收到确认,那么就重传这个报文段。

一个报文段从发送再到接收到确认所经过的时间称为往返时间 RTT,加权平均往返时间 RTTs 计算如下:​

其中,0 ≤ a < 1,RTTs 随着 a 的增加更容易受到 RTT 的影响。

超时时间 RTO 应该略大于 RTTs,TCP 使用的超时时间计算如下:​

其中 RTTd 为偏差的加权平均值。

TCP 滑动窗口

窗口是缓存的一部分,用来暂时存放字节流。发送方和接收方各有一个窗口,接收方通过 TCP 报文段中的窗口字段告诉发送方自己的窗口大小,发送方根据这个值和其它信息设置自己的窗口大小。

发送窗口内的字节都允许被发送,接收窗口内的字节都允许被接收。如果发送窗口左部的字节已经发送并且收到了确认,那么就将发送窗口向右滑动一定距离,直到左部第一个字节不是已发送并且已确认的状态;接收窗口的滑动类似,接收窗口左部字节已经发送确认并交付主机,就向右滑动接收窗口。

接收窗口只会对窗口内最后一个按序到达的字节进行确认,例如接收窗口已经收到的字节为 {31, 34, 35},其中 {31} 按序到达,而 {34, 35} 就不是,因此只对字节 31 进行确认。发送方得到一个字节的确认之后,就知道这个字节之前的所有字节都已经被接收。​

TCP 流量控制

// TODO 待补充

流量控制是为了控制发送方发送速率,保证接收方来得及接收。

接收方发送的确认报文中的窗口字段可以用来控制发送方窗口大小,从而影响发送方的发送速率。将窗口字段设置为 0,则发送方不能发送数据。

TCP 拥塞控制

如果网络出现拥塞,分组将会丢失,此时发送方会继续重传,从而导致网络拥塞程度更高。因此当出现拥塞时,应当控制发送方的速率。这一点和流量控制很像,但是出发点不同。流量控制是为了让接收方能来得及接收,而拥塞控制是为了降低整个网络的拥塞程度。​

TCP 主要通过四个算法来进行拥塞控制:慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复。

发送方需要维护一个叫做拥塞窗口(cwnd)的状态变量,注意拥塞窗口与发送方窗口的区别:拥塞窗口只是一个状态变量,实际决定发送方能发送多少数据的是发送方窗口。

为了便于讨论,做如下假设:

  • 接收方有足够大的接收缓存,因此不会发生流量控制;

  • 虽然 TCP 的窗口基于字节,但是这里设窗口的大小单位为报文段。 ​

1. 慢开始与拥塞避免

发送的最初执行慢开始,令 cwnd = 1,发送方只能发送 1 个报文段;当收到确认后,将 cwnd 加倍,因此之后发送方能够发送的报文段数量为:2、4、8 ...

注意到慢开始每个轮次都将 cwnd 加倍,这样会让 cwnd 增长速度非常快,从而使得发送方发送的速度增长速度过快,网络拥塞的可能性也就更高。设置一个慢开始门限 ssthresh,当 cwnd >= ssthresh 时,进入拥塞避免,每个轮次只将 cwnd 加 1。

如果出现了超时,则令 ssthresh = cwnd / 2,然后重新执行慢开始。

2. 快重传与快恢复

在接收方,要求每次接收到报文段都应该对最后一个已收到的有序报文段进行确认。例如已经接收到 M1 和 M2,此时收到 M4,应当发送对 M2 的确认。

在发送方,如果收到三个重复确认,那么可以知道下一个报文段丢失,此时执行快重传,立即重传下一个报文段。例如收到三个 M2,则 M3 丢失,立即重传 M3。

在这种情况下,只是丢失个别报文段,而不是网络拥塞。因此执行快恢复,令 ssthresh = cwnd / 2 ,cwnd = ssthresh,注意到此时直接进入拥塞避免。

慢开始和快恢复的快慢指的是 cwnd 的设定值,而不是 cwnd 的增长速率。慢开始 cwnd 设定为 1,而快恢复 cwnd 设定为 ssthresh。​

连续 ARQ 协议

滑动窗口协议比较复杂,是TCP协议的精髓所在。这里先给出连续ARQ协议最基本的概念,但不涉及到许多细节问题。

图(a)表示发送方维持的发送窗口,它的意义是:位于发送窗口内的5个分组都可连续发送出去,而不需要等待对方的确认。这样,信道利用率就提高了。

在讨论滑动窗口时,我们应当注意到,图中还有一个时间坐标(但以后往往省略这样的时间坐标)。按照习惯,“向前”是指“向着时间增大的方向”,而“向后”则是“向着时间减少的方向”。分组发送是按照分组序号从小到大发送。

连续ARQ协议规定,发送方每收到一个确认,就把发送窗口向前滑动一个分组的位置。图(b)表示发送方收到了对第1个分组的确认,于是把发送窗口向前移动一个分组的位置。如果原来已经发送了前5个分组,那么现在就可以发送窗口内的第6个分组了。

接收方一般都是采用累积确认的方式。这就是说,接收方不必对收到的分组逐个发送确认,而是在收到几个分组后,对按序到达的最后一个分组发送确认,这就表示:到这个分组为止的所有分组都已正确收到了。

累积确认有优点也有缺点。优点是:容易实现,即使确认丢失也不必重传。但缺点是不能向发送方反映出接收方已经正确收到的所有分组的信息。

例如,如果发送方发送了前5个分组,而中间的第3个分组丢失了。这时接收方只能对前两个分组发出确认。发送方无法知道后面三个分组的下落,而只好把后面的三个分组都再重传一次。这就叫做Go-back-N(回退N),表示需要再退回来重传已发送过的N个分组。可见当通信线路质量不好时,连续ARQ协议会带来负面的影响。

三种传输协议

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TCP协议灵魂之问,巩固你的网路底层基础
CYC CS-Notes 计算机网络 - 传输层
《计算机网络》谢希仁
TCP (Transmission Control Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
QUIC (Quick UDP Internet Connections)