通俗地講解TCP的固定窗口和滑動(dòng)窗口

固定窗口

TCP 還提供了流量控制機(jī)制。 流量控制可以調(diào)整給定會(huì)話中源和目的之間的數(shù)據(jù)流速，有助于保持 TCP 傳輸?shù)目煽啃浴?流量控制的實(shí)施方法包括限制一次可以轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)段數(shù)量，并要求在發(fā)送更多數(shù)據(jù)段之前確認(rèn)接收。

要實(shí)施流量控制，TCP 要確定的第一件事是目的設(shè)備可以接受的數(shù)據(jù)段數(shù)量。 TCP 報(bào)頭包括一個(gè)稱為“窗口大小”的 16 位字段。 這是 TCP 會(huì)話的目的設(shè)備一次可以接受和處理的字節(jié)數(shù)。 通過源和目標(biāo)之間的三次握手，會(huì)話開始時(shí)即可確定初始窗口大小。 一旦同意，源設(shè)備必須根據(jù)窗口大小限制發(fā)送到目的設(shè)備的數(shù)據(jù)段數(shù)量。 只有源設(shè)備收到數(shù)據(jù)段已接收的確認(rèn)之后，才能繼續(xù)發(fā)送更多會(huì)話數(shù)據(jù)。

在接收確認(rèn)的延遲過程中，發(fā)送方不會(huì)發(fā)送任何額外數(shù)據(jù)段。 如果網(wǎng)絡(luò)擁堵，或者接收主機(jī)資源緊張，延遲時(shí)間可能就更長。 延遲時(shí)間越長，該會(huì)話過程的有效傳輸速率越低， 當(dāng)運(yùn)行多個(gè)會(huì)話時(shí)，減緩每個(gè)會(huì)話的數(shù)據(jù)傳輸有助于減少網(wǎng)絡(luò)和目的設(shè)備上的資源沖突。

請(qǐng)參看上圖中對(duì)窗口大小和確認(rèn)消息的簡(jiǎn)易展示。 在本例中，TCP 會(huì)話的初始窗口大小為 3000 字節(jié)。 此會(huì)話的發(fā)送方在傳輸 3000 字節(jié)后等待這些數(shù)據(jù)的確認(rèn)消息，以便繼續(xù)傳輸更多數(shù)據(jù)段。 一旦發(fā)送方收到接收方發(fā)送的確認(rèn)消息，它就可以傳輸另外 3000 字節(jié)的數(shù)據(jù)段。

TCP 使用窗口大小嘗試管理傳輸速率，將其調(diào)整為網(wǎng)絡(luò)和目的設(shè)備可以支持的最大速度，同時(shí)最大限度減少損失和重新傳輸。

TCP滑動(dòng)窗口

我們也可以通過動(dòng)態(tài)窗口大小來控制數(shù)據(jù)流量。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)資源受到限制時(shí)，TCP 可以減小窗口的大小，這樣，目的主機(jī)就需要更加頻繁地確認(rèn)所接收的數(shù)據(jù)段。 由于源主機(jī)需要更加頻繁地等待數(shù)據(jù)確認(rèn)，這便可以大大降低傳輸?shù)乃俾省?/p>

接收主機(jī)將窗口大小值發(fā)送到發(fā)送主機(jī)，表示其準(zhǔn)備接收的字節(jié)數(shù)。 如果目的主機(jī)由于緩沖內(nèi)存受限需要降低通信速率，那么它向源主機(jī)發(fā)送的確認(rèn)信息中可以包含一個(gè)較小的窗口大小值。

如圖所示，如果接收主機(jī)發(fā)生擁堵，它可以向發(fā)送主機(jī)發(fā)送指定了較小窗口大小的數(shù)據(jù)段。 圖中顯示，其中一個(gè)數(shù)據(jù)段丟失了。 接收方將返回?cái)?shù)據(jù)段的 TCP 報(bào)頭中的窗口字段值由 3，000 減為 1，500，即將窗口大小改為 1，500。

在沒有數(shù)據(jù)丟失或資源限制的情況下傳輸一段時(shí)間后，接收方開始增加窗口字段，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)開銷，因?yàn)楸仨毎l(fā)送的確認(rèn)減少。 窗口大小持續(xù)增加，直至出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，然后窗口大小隨之減少。

窗口大小的這種動(dòng)態(tài)增減是 TCP 中的一個(gè)持續(xù)不斷的過程。 在高效網(wǎng)絡(luò)中，由于不丟失數(shù)據(jù)，窗口可能會(huì)相當(dāng)大。 在基層基礎(chǔ)設(shè)施面臨壓力的網(wǎng)絡(luò)中，窗口可能會(huì)很小。