【探索Linux】P.37(传输层 —— TCP协议通信机制 | 确认应答(ACK)机制 | 超时重传机制)

news2024/11/18 4:23:36

在这里插入图片描述

阅读导航

  • 引言
  • 一、确认应答(ACK)机制
    • 1. 成功接收
    • 2. 过程中存在丢包
    • 3. 引入序列号
      • (1)序列号的定义
      • (2)序列号的作用
      • (3)序列号的工作原理
      • (4)序列号和确认应答号
  • 二、超时重传机制
    • 1. 超时重传机制的作用
    • 2. 超时重传机制的工作原理
    • 3. 超时重传机制的优化
    • 4. 超时重传机制的影响
  • 温馨提示

引言

在上一篇文章中,我们深入探讨了TCP协议的传输层,详细解析了TCP协议段的格式,包括它的头部结构和各字段的功能。通过这一过程,我们对TCP如何确保数据的可靠传输有了初步的了解。现在,让我们继续我们的探索之旅,进一步揭开TCP协议的神秘面纱,深入了解其通信机制。让我们一起走进TCP协议的通信世界,探索其背后的技术细节和实现原理。

一、确认应答(ACK)机制

TCP(传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。在TCP中,确认应答(ACK)机制是确保数据可靠性的核心组成部分。

1. 成功接收

在这里插入图片描述
当主机A向主机B发送数据时,一旦数据到达主机B,主机B将向主机A发送一个确认应答,以表明数据已被成功接收。下面是这一过程的详细步骤:

  1. 数据发送:主机A将数据分割成TCP段,每个段都包含一个序列号,表示数据的顺序。

  2. 发送数据段:主机A将这些TCP段发送到主机B。

  3. 接收数据段:主机B接收到来自主机A的TCP段。

  4. 生成ACK:主机B生成一个ACK段,其中包含一个确认应答号。这个确认应答号通常等于主机B期望接收的下一个TCP段的序列号。

  5. 发送ACK:主机B将ACK段发送回主机A。

  6. 确认接收:主机A接收到来自主机B的ACK后,知道之前发送的数据已经被成功接收。

2. 过程中存在丢包

在TCP协议中,数据的可靠传输依赖于接收端发送的确认应答(ACK)。发送端在数据发出后,会进入等待状态,以期收到接收端的确认信号。一旦接收到确认,即表示数据已安全到达目的地。相反,如果在指定的等待时间内未收到任何确认,发送端将推断数据可能未被成功接收,从而触发重发机制
在这里插入图片描述
如果主机A发送的数据因网络拥堵等原因未能成功传输至主机B,导致数据丢失,主机A将无法接收到主机B的确认信号。在这种情况下,主机A会在设定的时间间隔内等待确认应答。若在这段时间内仍未收到任何确认,主机A将采取行动,重新发送丢失的数据

即使发送端未收到确认应答,这并不一定表示数据包丢失。有时数据可能已经到达接收端,但确认信号在返回过程中丢失。这会导致发送端在未收到及时的ACK时,误判数据未成功传输,并因此重新发送数据。

在这里插入图片描述
当主机B向主机A发送的确认应答因网络问题在途中丢失,主机A将无法收到这一信号。主机A会设定一个等待期,如果在这段时间内没有收到确认应答,它将认为数据未被成功接收,并重新发送数据。与此同时,主机B在实际接收到数据后,如果再次收到相同的数据包,它将识别出这是一次重复传输,并不会再发送确认应答,以避免不必要的通信

3. 引入序列号

为了解决上面的问题,确认应答(ACK)机制引入了序列号,它用于确保数据的有序传输和完整性。
在这里插入图片描述

(1)序列号的定义

序列号是TCP段中的一个重要字段,用于标识该段数据在字节流中的位置。每个TCP段的序列号都是唯一的,它从0开始,并且随着数据的发送而递增。

(2)序列号的作用

  1. 确保有序传输:序列号确保数据按照发送的顺序被接收方接收。接收方可以根据序列号将数据重新组装成原始的字节流。
  2. 允许数据重排:如果数据在传输过程中出现乱序,接收方可以根据序列号对数据进行重新排序。
  3. 检测丢失的数据:如果接收方收到的序列号不是期望的下一个序列号,它知道数据在传输过程中丢失了。
  4. 触发重传机制:发送方可以根据接收方的ACK报文中的确认号来确定哪些数据需要重传。

(3)序列号的工作原理

  1. 初始化序列号(ISN):当TCP连接建立时,发送方随机生成一个初始序列号(ISN),用于第一个数据段的序列号。
  2. 序列号递增:随着数据的发送,序列号会递增。例如,如果发送方发送了100字节的数据,那么下一个数据段的序列号将是100+1。
  3. 序列号回绕:序列号是一个32位的无符号整数,当序列号达到最大值(2^32-1)时,它会回绕到0,重新开始计数。
  4. 序列号与确认号的关系:接收方在发送ACK报文时,会将期望接收的下一个数据段的序列号作为确认号发送给发送方。

(4)序列号和确认应答号

在这里插入图片描述

序列号是TCP协议中确保数据有序传输和完整性的关键机制之一。通过序列号,TCP能够实现可靠的数据传输,即使在网络条件不理想的情况下也能保持数据的完整性。

二、超时重传机制

超时重传是指当TCP发送方在发送数据后,在预期的时间内没有收到接收方的确认应答(ACK),则会认为该数据段在传输过程中丢失或损坏,从而触发重新发送该数据段的过程。

1. 超时重传机制的作用

  1. 确保数据完整性:通过重传丢失或未被确认的数据,确保所有数据都能被接收方正确接收。
  2. 适应网络状况:网络状况可能随时变化,超时重传机制允许TCP根据当前的网络状况调整重传策略。

2. 超时重传机制的工作原理

  1. 设置超时时间(RTO, Retransmission Timeout):发送方为每个未被确认的数据段设置一个超时计时器。超时时间的确定通常基于往返时间(RTT, Round-Trip Time)的估计。
  2. 监控ACK:发送方持续监控接收方发回的ACK。如果收到的ACK确认了数据段,超时计时器会重置;如果没有收到预期的ACK,计时器继续倒计时。
  3. 超时触发重传:当超时计时器到达0时,如果相应的数据段仍未被确认,发送方会认为该数据段丢失,并重新发送该数据段。
  4. 调整超时时间:TCP会根据网络状况动态调整超时时间。例如,如果连续发生超时,TCP可能会增加超时时间,以减少不必要的重传。

3. 超时重传机制的优化

  1. 快速重传(Fast Retransmit):除了超时重传外,TCP还实现了快速重传机制。如果接收方收到一个数据段,但后续的数据段丢失,它会发送重复的ACK来指示发送方。发送方收到三个相同的ACK时,会立即重传丢失的数据段,而不必等待超时。
  2. 有限重传为了防止无限重传,TCP通常会限制重传次数。如果数据段在多次重传后仍未被确认,TCP可能会放弃重传,并报告错误给应用层
  3. 拥塞控制:超时重传是拥塞控制算法的一部分。当发生超时时,TCP可能会认为网络拥塞,并采取措施减少发送速率,以减轻网络负担。

4. 超时重传机制的影响

  • 性能:超时重传可能会影响TCP连接的性能,特别是在网络状况不佳时。重传会增加延迟和额外的网络负载。
  • 可靠性:尽管超时重传可能会影响性能,但它确保了数据的可靠传输,即使在网络条件不理想的情况下。

温馨提示

感谢您对博主文章的关注与支持!如果您喜欢这篇文章,可以点赞、评论和分享给您的同学,这将对我提供巨大的鼓励和支持。另外,我计划在未来的更新中持续探讨与本文相关的内容。我会为您带来更多关于Linux以及C++编程技术问题的深入解析、应用案例和趣味玩法等。如果感兴趣的话可以关注博主的更新,不要错过任何精彩内容!

再次感谢您的支持和关注。我们期待与您建立更紧密的互动,共同探索Linux、C++、算法和编程的奥秘。祝您生活愉快,排便顺畅!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1896746.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

Linux/Ubuntu访问局域网共享文件夹

文件夹中找到“Other Location”,输入“smb:IP地址/共享文件夹名称”,然后点击connect后者直接回车即可! End!

【毛发教程】使用 Maya、XGen 和虚幻引擎创建马尾辫发型

Malte Resenberger-Loosmann是国外一名首席艺术家,他负责指导整个艺术部门来制作独立游戏项目中的3D建模。在本文中,Loosmann展示了马尾辫发型背后的工作流程,分享了 Maya 和虚幻引擎中的场景设置,并解释了 GS CurveTools 如何帮助…

RTL8211FSI PHY电路设计

文章目录 硬件设计引脚功能框图说明PHYADDRPageLED 模式自动协商/速度/全半双工模式Soft Reset上电顺序 原理图设计参考 软件控制(FPGA)硬件调试 硬件设计 引脚 笔者前代数字采集板采用的 PHY 芯片是博通 Boardcom 的 B50610,其仅支持 0 ∼…

从零到一:eBay自养号测评全流程解析与实操建议

eBay自养号测评是一种通过模拟真实买家行为,为卖家提供市场反馈并提升店铺权重和排名的技术手段。以下是进行eBay自养号测评的具体步骤和注意事项: 一、准备阶段 1. 技术配置:搭建境外服务器:选择稳定的境外服务器,模…

【解码现代 C++】:实现自己的智能 【String 类】

目录 1. 经典的String类问题 1.1 构造函数 小李的理解 1.2 析构函数 小李的理解 1.3 测试函数 小李的理解 1.4 需要记住的知识点 2. 浅拷贝 2.1 什么是浅拷贝 小李的理解 2.2 需要记住的知识点 3. 深拷贝 3.1 传统版写法的String类 3.1.1 拷贝构造函数 小李的理…

go zero入门

一、goctl安装 goctl 是 go-zero 的内置脚手架,可以一键生成代码、文档、部署 k8s yaml、dockerfile 等。 # Go 1.16 及以后版本 go install github.com/zeromicro/go-zero/tools/goctllatest检查是否安装成功 $ goctl -v goctl version 1.6.6 darwin/amd64vscod…

0/1背包问题总结

文章目录 🍇什么是0/1背包问题?🍈例题🍉1.分割等和子集🍉2.目标和🍉3.最后一块石头的重量Ⅱ 🍊总结 博客主页:lyyyyrics 🍇什么是0/1背包问题? 0/1背包问题是…

html三级菜单

示例 <!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head> <meta charset"UTF-8"> <meta name"viewport" content"widthdevice-width, initial-scale1.0"> <title>Menu Example</title> <link re…

加速度传感器信号处理注意事项

1 传感器分类 对于压电式压力传感器而言&#xff0c;输出信号是最重要的选择标准之一。压电式压力传感器与电子电路相连&#xff0c;电子电路将传感器产生的电荷成比例转换为电压。 如果选用外部设备&#xff08;电荷放大器&#xff09;充当电子元件&#xff0c;则称其为电…

MYSQL篇二:数据库的操作

文章目录 1. 创建数据库1.1 查看数据库列表1.2 创建与删除数据库 2. 数据的编码问题3. 字符集和校验规则3.1 查看系统默认字符集以及校验规则3.2 查看数据库支持的字符集3.3 查看数据库支持的字符集校验规则3.4 校验规则对数据库的影响 4. 操纵数据库4.1 查看当前是哪一个数据库…

力扣热100 滑动窗口

这里写目录标题 3. 无重复字符的最长子串438. 找到字符串中所有字母异位词 3. 无重复字符的最长子串 左右指针left和right里面的字符串一直是没有重复的 class Solution:def lengthOfLongestSubstring(self, s: str) -> int:# 左右指针leftright0ans0#初始化结果tablecolle…

LMT加仿真,十一届大唐杯全国总决赛

这次省赛带了太多个省一了&#xff0c;并且很多都进入了国赛总决赛&#xff0c;具体可看下面的图片&#xff0c;只放了一部分。目前只有B组是只有一个商用设备赛也就是LMT&#xff0c;A组和高职组都是仿真实践赛加上商用设备赛。 针对商用设备赛有对应的资料&#xff…

基于IIS的Windows系统Django项目本地部署

参考&#xff1a; 1. 基于Windows平台的Django本地部署和腾讯云服务器上部署&#xff08;1&#xff09;_如何在服务器上发布部署django程序 csdn-CSDN博客 2.Windows server iis部署Django详细操作 - Django中文 - 博客园 (cnblogs.com) 3.在IIS中部署pythonDjango项目时出…

大模型范式下的知识检索增强实践(非常详细)零基础入门到精通,收藏这一篇就够了

导读 OpenKG新开设“TOC专家谈”栏目&#xff0c;推送OpenKG TOC&#xff08;技术监督委员会&#xff09;专家成员的观点文章。本期邀请到阿里巴巴通义实验室自然语言处理方向负责人黄非研究员介绍通义大模型在知识检索增强方面的一些实践。 随着人工智能技术的飞速发展&…

AI绘画 Stable Diffusion图像的脸部细节控制——采样器全解析

大家好&#xff0c;我是画画的小强 我们在运用AI绘画 Stable Diffusion 这一功能强大的AI绘图工具时&#xff0c;我们往往会发现自己对提示词的使用还不够充分。在这种情形下&#xff0c;我们应当如何调整自己的策略&#xff0c;以便更加精确、全面地塑造出理想的人物形象呢&a…

数据特征采样在 MySQL 同步一致性校验中的实践

作者&#xff1a;vivo 互联网存储研发团队 - Shang Yongxing 本文介绍了当前DTS应用中&#xff0c;MySQL数据同步使用到的数据一致性校验工具&#xff0c;并对它的实现思路进行分享。 一、背景 在 MySQL 的使用过程中&#xff0c;经常会因为如集群拆分、数据传输、数据聚合等…

24_嵌入式系统输入输出设备

目录 GPIO原理与结构 A/D接口基本原理 A/D接口原理 A/D转换的重要指标 D/A接口基本原理 D/A接口原理 DAC的分类 D/A转换器的主要指标 键盘接口基本原理 键盘接口原理 用I/O口实现键盘接口 显示接口基本原理 基本结构和特点 基本原理 LCD种类 市面上出售的LCD的类…

python怎么样将一段程序无效掉

1、python中可以用注释屏蔽一段语句&#xff0c;具体方法如下&#xff0c;首先打开一段python的示例程序&#xff1a; 2、然后单行注释的方法是在语句前面加上#&#xff0c;程序运行后添加注释的地方的语句会被自动跳过&#xff0c;这里可以看到将打印变量a的语句添加注释就没有…

STM32F1+HAL库+FreeTOTS学习5——内核中断管理及中断控制函数

STM32F1HAL库FreeTOTS学习5——中断管理和临界段代码保护 中断简介中断优先级寄存器拓展FreeRTOS中PendSV和Systick中断优先级配置三个中断屏蔽寄存器FreeRTOS中断管理函数代码验证 上一期我们学习了FreeRTOS中任务挂起与恢复&#xff0c;在中断服务程序中恢复任务过程中&#…

利用谷歌云serverless代码托管服务Cloud Functions构建Gemini Pro API

谷歌在2024年4月发布了全新一代的多模态模型Gemini 1.5 Pro&#xff0c;Gemini 1.5 Pro不仅能够生成创意文本和代码&#xff0c;还能理解、总结上传的图片、视频和音频内容&#xff0c;并且支持高达100万tokens的上下文。在多个基准测试中表现优异&#xff0c;性能超越了ChatGP…