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TCP协议的数据传输机制,当两台计算机之间建立连接之后,就可以进行传输数据了,TCP每发送一个数据,都要进行一次确认应答,当上一个sh'j
滑动窗口
TCP滑动窗口是TCP协议中的一种重要机制,用于控制、管理发送方和接收方之间的数据传输,是TCP实现流量控制和拥塞控制的基础。以下是对TCP滑动窗口的详细解释:
一、定义与作用
- 定义:滑动窗口是TCP协议中的一种流量控制技术,通过维护一个动态变化的窗口来允许发送方在无需等待每个数据段确认的情况下连续发送多个数据段,从而提高数据传输效率。
- 作用:
- 流量控制:接收方通过调整接收窗口的大小来控制发送方的发送速率,确保发送的数据量不会超过接收方的处理能力,防止接收方缓冲区溢出。
- 拥塞控制:虽然滑动窗口本身不直接进行拥塞控制,但它与拥塞控制机制(如慢启动、拥塞避免、快速重传等)相结合,共同维护网络的稳定性和效率。
二、滑动窗口的组成
TCP滑动窗口分为发送窗口和接收窗口两种:
- 发送窗口:发送方维护的窗口,表示可以连续发送的数据段的范围。发送窗口的大小取决于网络情况和接收方的接收能力。发送窗口内包含已发送且已收到确认的数据、已发送但未收到确认的数据、未发送但可以发送的数据以及未发送也不可以发送的数据。
- 接收窗口:接收方维护的窗口,表示可以接收的数据段的范围。接收窗口的大小取决于接收方的缓冲区大小和处理能力。接收窗口内包含已成功接收并确认的数据、未收到但可以接收的数据。
上过高速的人应该都知道,在高速路上有一个入口收费站和一个出口收费站。TCP 也是一样的,除了入口有发送方滑动窗口,出口处也设立有接收方滑动窗口。
接收窗口大小是7,发送方先准备0-6,7个窗口的数据,发送了0,1,2三个窗口的数据,然后接收方滑动窗口开始接收
接收方先接收并处理了3个窗口的数据,0,1,2,然后向发送方发送ACK3,通知发送方已经有三个窗口可用
发送方接收到三个窗口可用,窗口右滑,继续发送 7,0,1三个窗口,发送方窗口满了。
接收方接收3,4,5,6四个窗口数据,只处理了一个窗口 3的数据,然后向发送方发送ACK4
发送方接收到有一个窗口可用,则发送一个窗口2的数据。
三、滑动窗口的滑动机制
- 发送窗口滑动:当发送方发送一个数据段并收到接收方的确认应答(ACK)后,发送窗口会向前滑动,将已确认的数据段移出发送窗口,从而为新的数据段腾出空间。这样,发送方可以继续发送新的数据段,而无需等待每个数据段的确认。
- 接收窗口滑动:接收方在成功接收数据段后,会根据接收到的数据段的序列号更新接收窗口的起始位置和大小,并通过发送确认应答(ACK)通知发送方接收窗口的最新状态。接收窗口的滑动是动态的,可以根据接收方的处理能力和缓冲区空间进行调整。
四、滑动窗口的优势
- 提高传输效率:通过允许发送方在不等待确认应答的情况下连续发送多个数据段,滑动窗口机制显著提高了网络的利用率和传输效率。
- 减少延迟:并行的数据传输减少了传输延迟,使得数据传输更加迅速和可靠。
- 灵活性:滑动窗口的大小是动态调整的,可以根据网络情况和接收方的处理能力进行调整,从而适应不同的网络环境和传输需求。
五、相关术语与概念
- 序列号:每个TCP数据段都包含一个序列号,用于标识数据段在发送方发送窗口中的位置。接收方使用序列号来确定已接收的数据段并生成确认应答。
- 确认应答(ACK):接收方在成功接收数据段后向发送方发送的确认报文,用于通知发送方哪些数据段已被成功接收。
- 拥塞窗口(cwnd):TCP拥塞控制中的一个重要参数,用于限制发送方的发送速率以防止网络拥塞。拥塞窗口的大小是动态调整的,根据网络的拥塞程度和丢包情况来确定。
综上所述,TCP滑动窗口是TCP协议中一种高效、灵活的流量控制机制,通过动态调整发送窗口和接收窗口的大小来实现对数据传输速率的精确控制,从而提高网络的利用率和传输效率。