面試題談談你對TCP的認識

1. 簡介

首先，tcp是乙個傳輸層協議，提供程序到程序之間的可靠性資料傳輸服務，還提供流量控制和差錯控制等機制。

其次，tcp是面向連線的，其通訊模式是全雙工的；面向連線是指：

連線建立需要進行三次握手，關閉連線需要進行四次揮手；

接下來面試官會問可靠性資料傳輸的原理、流量控制、差錯控制、三次握手和四次揮手等；

1. tcp的可靠性傳輸原理

2. 流水線機制

流水線機制，允許傳送方在收到ack之前，可以連續的傳送多個分組，傳送方和接收方需要更大的儲存空間以快取分組。

3. 累計確認

接收方收到序列號1、2、3、4和5的包，不必每個都確認，只需確認第5個就行，當傳送方收到接收方對5的確認ack後，就明白接收方前5個都已經正確接收。

4. 超時重傳和快速重傳

超時重傳：傳送端傳送報文後，由於長時間沒有收到ack（該分組還在路上或者丟失），所以會重傳當前分組；同時定時器rto（retransmission timeout）會加倍。如果再次超時，定時器會再次加倍。

快速重傳：如果發生超時，tcp的定時器的時間會設定到很大，重發丟失分組之前要等很長時間。因此需要通過重複的ack檢測分組丟失，如果傳送方收到同乙個資料的3個ack，則會假定該分組已經丟失，會立即重傳。

流量控制是接收方和傳送方的問題，而擁塞控制是整個網路的問題。

1. 流量控制

在tcp的報頭中，有乙個receive window的字段，接收方會通過設定該欄位儲存自己緩衝區的可用空間。這樣傳送方將會限制自己已傳送但還未收到ack的資料不超過接收方的可用空間。當recvwindow為0時，為了避免死鎖，傳送方還是會傳送很小的資料段。

2. 擁塞控制

通過限制傳送發的傳送速率來進行擁塞控制：

lastbytesent-lastbyteacked <= congwin

congwin(congest window)被稱作擁塞視窗，最後乙個傳送的位元組減去最後乙個被確認過的位元組序列號，要小於等於congwin。傳送速率：

rate≈congwin/rtt (bytes/sec)

動態調整congwin以改變傳送速率。

注：在早期版本，當發生擁塞後直接將congwin置為1，現在是將其置為原來的一半；

如何動態調整傳送速率，可以總結為：

**加性增-乘性減；

慢啟動；**

慢啟動並不是指增長速度慢，而是指初始速率低，初始速率為1，然後每收到乙個ack，就將congwin翻倍，直到達到閾值的一半；

加性增是指到達閾值的一半後，每次讓congwin增加1，而乘性減是當發生loss事件後，將congwin減為原來的一半（也可能置為1）；

lose事件：收到3個重複的ack或者超時；

總結：

當congwin低於閾值的時候，傳送者處於慢啟動階段，congwin指數增長；

當congwin高於閾值，傳送者處於擁塞避免階段，congwin線性增長；

當收到3個重複的ack，閾值設定為congwin的一半，congwin設定為閾值，然後進行線性增長；

當超時發生，閾值設定為congwin的一半，congwin設定為1，然後進行指數增長；

最後三次握手和四次揮手請參考：

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