TCP的超时与重传-Timeout and Retransmission

TCP-IP详解卷1-21：TCP的超时与重传（Timeout and Retransmission）

一：介绍

1：与数据链路层的ARQ协议相类似，TCP使用超时重发的重传机制。即：TCP每发送一个报文段，就对此报文段设置一个超时重传计时器。此计时器设置的超时重传时间RTO（Retransmission Time－Out）应当略大于TCP报文段的平均往返时延RTT，一般可取RTO＝2RTT。但是，也可以根据具体情况人为调整RTO的值，例如可以设置此超时重传时间RTO＝90秒。当超过了规定的超时重传时间还未收到对此TCP报文段的预期确认信息，则必须重新传输此TCP报文段。

二：四种定时器

1：重传计时器（retransmission timer）：当TCP发送报文段时，就创建该特定报文段的重传计时器。可能发生两种情况：

A：若在计时器截止时间到（通常是60秒）之前收到了对此特定报文段的确认，则撤销此计时器。 B：若在收到了对此特定报文段的确认之前计时器截止期到，则重传此报文段，并将计时器复位。

2：坚持计时器（persist timer ）：为了对付零窗口大小通知，TCP需要另一个计时器。

假定接收TCP宣布了窗口大小为零。发送TCP就停止传送报文段，直到接收TCP发送确认并宣布一个非零的窗口大小。但这个确认可能会丢失。

我们知道在TCP中，对确认是不需要发送确认的。若确认丢失了，接收TCP并不知道，而是会认为它已经完成任务了，并等待着发送TCP接着会发送更多的报文段。但发送TCP由于没有收到确认，就等待对方发送确认来通知窗口的大小。双方的TCP都在永远地等待着对方。

要打开这种死锁，TCP为每一个连接使用一个坚持计时器。当发送TCP收到一个窗口大小为零的确认时，就启动坚持计时器。当坚持计时器期限到时，发送TCP就发送一个特殊的报文段，叫做探测报文段。这个报文段只有一个字节的数据。它有一个序号，但它的序号永远不需要确认；甚至在计算对其他部分的数据的确认时该序号也被忽略。探测报文段提醒对端：确认已丢失，必须重传。

坚持计时器的值设置为重传时间的数值。但是，若没有收到从接收端来的响应，则需发送另一个探测报文段，并将坚持计时器的值加倍和复位。发送端继续发送探测报文段，将坚持计时器设定的值加倍和复位，直到这个值增大到门限值（通常是60秒）为止。在这以后，发送端每隔60秒就发送一个探测报文段，直到窗口重新打开。

3：保活计时器（keepalive timer ）：保活计时器使用在某些实现中，用来防止在两个TCP之间的连接出现长时期的空闲。

假定客户打开了到服务器的连接，传送了一些数据，然后就保持静默了。也许这个客户出故障了。在这种情况下，这个连接将永远地处理打开状态。

要解决这种问题，在大多数的实现中都是使服务器设置保活计时器。每当服务器收到客户的信息，就将计时器复位。保活计时器通常设置为2小时。若服务器过了2小时还没有收到客户的信息，它就发送探测报文段。若发送了10个探测报文段（每一个相隔75秒）还没有响应，就假定客户出了故障，因而就终止该连接。

4：时间等待计时器（2MSL timer ）：时间等待计时器是在连接终止期间使用的。

当TCP关闭一个连接时，它并不认为这个连接马上就真正地关闭了。在时间等待期间中，连接还处于一种中间过渡状态。这就可以使重复的FIN报文段（如果有的话）可以到达目的站因而可将其丢弃。这个计时器的值通常设置为一个报文段的寿命期待值的两倍。

三：拥塞控制用到的术语

数据段：一个数据段就是任意的TCP/IP数据或确认包（或两者兼备）。发送端最大数据段尺寸（SMSS）:SMSS是发送端能发送的最大数据段的尺寸。这个值是以网络最大传送单元（MTU），MTU路径发现算法，RMSS(见下一项)，或其它因素为基础的。该尺寸不包括TCP/IP头和选项。接收端最大数据段尺寸（RMSS）:RMSS是接收端愿意接收的最大数据段的尺寸。这个值在连接开始时接收端发送的MSS选项中说明。又或者，如果MSS选项没有使用，就是536字节[Bra89].该尺寸不包括TCP/IP头和选项。满尺寸数据段：一个包括允许最大数目数据的数据段（也就是说，一个包括SMSS字节数据的数据段）。接收端窗口（rwnd）：最近通知的接收端窗口。拥塞窗口（cwnd）：一个TCP状态参量，代表着一个TCP允许发送的最大数据量。在任意一个给定的时刻，TCP不会发送序号大于最大确认序号和cwnd、rwnd中较小者的数据。初始窗口（iw）：初始窗口是三次握手完成后发送端的拥塞窗口的尺寸。丢失窗口（lw）：丢失窗口是在一个TCP根据它的重传定时器检测到了数据丢失之后，拥塞窗口的尺寸。重启窗口（rw）：重启窗口是TCP在一段闲置期之后重新开始传送后拥塞窗口的尺寸（如果使用慢启动算法；参见4.1节以获取更多的讨论）。

传送尺寸：已经被发送但还没有确认的数据的总量。