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自适应重传:TCP协议中实现可靠数据传输的关键

 月霞柳梢头 2023-09-07 发布于广东

自适应重传在TCP协议中是一种实现可靠数据传输的机制,它包括两种方法:超时重传和快速重传。

超时重传是TCP最基本的重传机制,它的实现方法是在一定时间内等待对方确认收到数据,如果超过时间还未得到确认,就重发数据。但是,超时重传的效率较低,因为它采用的是粗粒度的超时计时器,导致连接在等待一个定时器超时时,很长一段时间连接无效。为了解决这个问题,TCP协议引入了自适应重传机制。

自适应重传机制的核心思想是根据网络条件实时调整超时时间,以提高数据传输的效率和可靠性。具体来说,自适应重传机制包括两种方法:超时重传和快速重传。

超时重传的实现方法是根据往返时间(RTT)和RTT的偏差加权平均值(RTTD)计算超时重传时间(RTO)。具体来说,RTTS是RTT的加权平均值,RTTD是RTT的偏差加权平均值,RTO是超时重传时间。其中,RTTS的计算方法是:RTTS = (1 - α) * RTTS + α * 新的RTT样本值(α一般为1/8),RTTD的计算方法是:RTTD = (1 - β) * RTTD + β * | RTTS - 新的RTT样本值 |(β一般为1/4),RTO的计算方法是:RTO = RTTS + 4 * RTTD。通过根据网络条件实时调整超时时间,可以提高数据传输的效率和可靠性。

快速重传是超时重传的补充机制,它能够更快地发现数据包的丢失,并进行重传。具体来说,当接收方收到数据包时,会立即回复ACK,即使该序号已被确认过。而发送方在接收到一个重复ACK(同一个确认的再一次重传称为重复确认)时,就知道接收方必定收到乱序到达的报文段,表明其前面的分组可能丢失。当发送方收到3个重复ACK时,立即触发重传。这样就可以更快地发现数据包的丢失,并进行重传,提高数据传输的效率和可靠性。

除了超时重传和快速重传,TCP协议还引入了Karn算法来优化自适应重传机制。Karn算法的实现方法包括三个步骤:

①每次超时重传一个报文段时,停止计算新RTT样本值;

②每次超时重传一个报文段时,就把超时重传时间RTO增大y倍(一般为2倍);

③当不发生报文段重传时,才计算RTTS和超时重传时间RTO。

通过Karn算法的优化,可以更加精确地计算超时重传时间,提高数据传输的可靠性和效率。

总之,自适应重传在TCP协议中是一种实现可靠数据传输的重要机制,它包括超时重传和快速重传两种方法。通过根据网络条件实时调整超时时间、更快地发现数据包的丢失并进行重传,以及Karn算法的优化,可以提高数据传输的效率和可靠性,保证数据的完整性、可靠性和有序性。

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