java网络原理(二)------TCP确认应答和超时重传

news/2024/7/24 10:58:09 标签: 网络, java, tcp/ip

一Tcp协议

TCP,即Transmission Control Protocol,传输控制协议。人如其名,要对数据的传输进行一个详细的控制。

二.TCP协议段格式

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知道了端口号才能进一步确认这个数据报交给了哪一个程序。16为端口号是2字节,范围是0到65535.如果端口号超过了65535那么这个端口号是不合法的。
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tcp的报头是变长的,Tcp报头的最大长度是60字节,前20个字节是固定的,报头最短长度是20字节。选项部分可以有 ,也可以没有,可以是一个,也可以是多个。
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当tcp的空间不够用了,可以升级拓展空间。

确认应答

tcp的特点是:有连接,全双工,可靠,面向字节流。那么可靠的传输机制是什么样的呢?确认应答是保证tcp可靠性的重要条件。
比如我给女生发信息,第一条信息是我们一起去吃麻辣烫,第二条是做我女朋友。
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正常情况是女生同意和我一起吃麻辣烫但是不做我女朋友,有没有可能是第二条回应先过来,第一条回应后过来
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后发先至导致意思全变了,女生拒绝了吃麻辣烫但是答应做我女朋友,那么对我来说更加开心。那么这种后发先至的情况有没有可能存在?一定是存在的,网络从a->b中间的路径很多,每个节点的路由器繁忙程度也不一样,此时就会有后发先至的可能性。解决这个问题针对数据进行编号。
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当客户端发送数据时,会把数据转换为一个一个字节,然后对每个字节进行编号,假设第一次发送编号1到1000的,第二次发送1001-2000,第三次2001-3000.
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第一次主机A发送编号1-1000的数据,主机B收到后会给A返回一个编号1001的数据(不一定发送的是1到1000的数据,可能编号是1到500,1到600都有可能,但主机B返回的一定是A发送编号的最后一位加1),主机A收到后说明1到1000的数据已经成功发送,下一次发送的数据应该从1001开始。
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32位序号是每次发送的第一个字节编号,32为确认序号是最后一个字节编号加1。
搞清楚当前是普通报文和应答报文是很有必要的。
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当ack为0时是一个普通报文,此时只有32为序号是有效的。
当ack时1时表示是一个应答报文,这个报文的32为序号和32位确认序号都是有效的。
主机A发送1000到2000的数据时,主机B收到后同样会发送一个TCP数据报,32位确认序号是1001,主机A收到反馈后会把32为确认序号+1和发过来的32为序号进行对比,如果相等说明数据发送成功,如果不相等说明发送失败。保证了数据传输的可靠性。

超时重传

丢包,在网络上很可能出现发一个数据,然后丢了。路由器和交换机就是交通枢纽,数据传输的时要经过很多路由器和交换机,传输的线路结构复杂,传输的数据量也不确定,如果设备太繁忙,后面的数据等待太久就会出现丢包的可能。
超时重传是主机A给主机B发信息,如果主机A收不到确认应答既发送失败,主机A等待一定的时间后会重新给A发送一次。超时重传相等于确认应答进行的重要补充。
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不管是应答报文丢失还是数据本身丢失都会重新发送。如果是应答报文丢失,那么同一条信息B收到了2次,本身是有问题的。

接收方收到数据后,需要对数据进行去重,把重复的数据丢失掉。
tcp会在内核中给每个socket对象安排一个内存空间,相当于一个队列,也称为接收缓存区,收到的数据都会被放在内存缓存区中,并且按照序号进行排序,当B主机读数据的时候,会把数据从队列中读走并删除,如果有重复的,下一次主机A发过来的数据编号一定大于队列队首元素的编号,这时候说明上次主机B发给主机A的数据重复发送过去了,把重复的数据删除即可。

为啥重传的时候能传过去?
丢包本来就是一个概率性的问题,假设丢包的概率是10%,那么连续传2次丢包的概率是10%*10%=1%,那么随着重传的次数增多丢包的概率会越来越小,如果重传了很多次都没收到,那么说明是重大网络事故。每次未收到数据都需要等待一定的时间,如果超过等待时间还没有收到,那么就要重传。超时重传不是一个固定的值,会随着时间的轮次增加,而进一步增加。
如果重传到一定的程度会自动放弃。次数就会重置tcp的连接。
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rst为1为一个复位报文,如果网络出现严重的故障,复位操作就无法完成,最终放弃连接。

超时重传和确认应答是保证tcp可靠性的关键。


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