TCP的快速重传与恢复算法详解

"快速重传和快速恢复的算法-modern differential geometry of curves and surfaces with mathematica" TCP/IP详解中，快速重传（Fast Retransmit）和快速恢复（Fast Recovery）是两个关键的流量控制策略，旨在提高TCP传输的效率和可靠性。这两种算法通常结合使用，以更快地检测和处理网络中的丢包情况。 快速重传算法的目标是在检测到数据包丢失时，尽快重新发送丢失的数据段，减少等待超时重传的时间。当TCP接收端连续收到3个或更多相同的ACK（确认序号）时，它会认为中间的一个或多个数据段已经丢失。根据RFC 1122的建议，TCP应该在接收到乱序数据段后立即发送ACK。这个算法最早在4.3BSD Tahoe及其后续的Net/1实现中引入。一旦启动快速重传，TCP连接会跳过慢启动阶段，直接进入拥塞避免阶段，以防止过多的数据立刻涌入网络。 快速恢复算法则在快速重传后发挥作用，它假设网络可能只是轻微拥塞，而不是完全阻塞。因此，而不需要像传统的TCP那样执行慢启动，而是执行拥塞避免算法。这样可以保持较高的数据传输速率，尤其是在较大的窗口大小下。快速恢复算法首次在4.3BSD Reno和后续的Net/2实现中出现。 在具体实现中，TCP会跟踪连续收到的重复ACK的数量，存储在变量`t_dupacks`中。当`t_dupacks`达到阈值`t_rexmtthresh`（通常是3）时，TCP就会判断有数据段丢失并立即重传。此外，TCP还会利用ACK来调整其拥塞窗口，试图找到网络的可用带宽，同时防止过度拥塞。 在图29-3和图29-4中，描述了如何通过对ACK的比较和测试来确定是否执行快速重传和快速恢复。首先，ACK的有效性由一系列条件检查，包括确认字段是否在正确的范围内，报文段长度，窗口大小变化，以及是否有未确认的数据。一旦确认这些条件，TCP就能准确地识别重复ACK并采取相应的行动。 通过快速重传和快速恢复，TCP可以更灵敏地响应网络状况的变化，提高数据传输的可靠性和效率。然而，这些策略也依赖于接收端正确和及时的ACK反馈，以及适当的阈值设置，以平衡重传速度和防止不必要的拥塞。在实际网络环境中，这些算法的实施和效果会受到多种因素的影响，包括网络延迟、丢包率以及TCP实现的具体细节。