開(kāi)篇提示

? ? ? ? 本篇適合于了解基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行擴(kuò)展提高的使用，附帶考研習(xí)題以及解析。

TCP序號(hào)和確認(rèn)序號(hào)的區(qū)別

????????TCP首部中有序號(hào)和確認(rèn)序號(hào)，他們都是4個(gè)字節(jié)（4B），且在數(shù)據(jù)傳輸中有很重要的意義，那么兩者的含義和區(qū)別是什么呢？我們先看他們的定義。

????????序號(hào)指的是本報(bào)文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)，確認(rèn)號(hào)是期望收到對(duì)方下一個(gè)報(bào)文段的第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的序號(hào)。在進(jìn)行“三次握手”和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，序號(hào)一般用seq表示，確認(rèn)號(hào)一般用ack表示。

? ? ? ? 接下來(lái)，我們就從建立TCP連接，到數(shù)據(jù)傳輸，再到斷開(kāi)連接整個(gè)過(guò)程分析客戶機(jī)和服務(wù)器中的TCP序號(hào)和確認(rèn)號(hào)的變化。

? ? ? ? 我們首先要清楚，不論是客戶機(jī)還是服務(wù)器，他們一般都有序號(hào)和確認(rèn)號(hào)，序號(hào)是描述自己的情況，確認(rèn)號(hào)是描述對(duì)方的情況。序號(hào)x代表著“我在傳遞這次報(bào)文的時(shí)候，我的報(bào)文起始序號(hào)是x”，確認(rèn)號(hào)y代表著“在你下次傳遞報(bào)文的時(shí)候，我希望你從你的序號(hào)y開(kāi)始發(fā)送”

? ? ? ? 所以，在一個(gè)TCP報(bào)文中，序號(hào)和確認(rèn)號(hào)沒(méi)有任何關(guān)系。

? ? ? ? 好的，現(xiàn)在我們來(lái)看建立TCP連接的過(guò)程。

? ? ? ? 下面是建立TCP連接的示意圖：

? ? ? ? 建立連接前，客戶機(jī)和服務(wù)器都會(huì)獲得初始序號(hào)，可見(jiàn)，A獲得的初始序號(hào)為x，B獲得的初始序號(hào)為y，我們發(fā)現(xiàn)，在未進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只是進(jìn)行建立連接的確立的情況下，ack增加了，事實(shí)上，確認(rèn)建立連接SYN和斷開(kāi)連接FIN都會(huì)占用一個(gè)字節(jié)，我們只需要注意seq代表自身情況，ack代表對(duì)方情況即可。

? ? ? ? 我們舉一個(gè)中間傳輸信息的例子。

????????如果A序號(hào)seq是301（自己這條內(nèi)容會(huì)從301號(hào)開(kāi)始發(fā)送），傳輸100B的有效荷載（實(shí)際就是數(shù)據(jù)），確認(rèn)號(hào)ack是800（正常情況下，希望B從B的800開(kāi)始發(fā)送）

? ? ? ? 如果B正常收到，他發(fā)送的序號(hào)seq會(huì)是A的ack確認(rèn)號(hào)，也就是800，它的確認(rèn)號(hào)是A下次發(fā)送信息的開(kāi)始，也就是301+100 = 401 ，他會(huì)希望A下次從A的序號(hào)401開(kāi)始，如果B攜帶了100B的數(shù)據(jù)發(fā)送給了A，此時(shí)，A的序號(hào)是B的序號(hào)401，A的確認(rèn)號(hào)是希望下次B從哪里開(kāi)始發(fā)，800+100=900

? ? ? ? 特殊情況一：如果B未攜帶數(shù)據(jù)只確認(rèn)，則A的確認(rèn)號(hào)仍為800

? ? ? ? 特殊情況二：現(xiàn)A的序號(hào)為401，確認(rèn)號(hào)為900，向B發(fā)送了120B的數(shù)據(jù)，但是，數(shù)據(jù)丟失

? ? ? ? B的序號(hào)為A的確認(rèn)號(hào)（A希望他這么做），但由于B尚未收到A的信息，他會(huì)仍然希望A從401號(hào)發(fā)送數(shù)據(jù)，而不是521號(hào)

? ? ? ? 在斷開(kāi)連接時(shí)，會(huì)進(jìn)行四次揮手，下面是斷開(kāi)TCP連接的示意圖：

與序號(hào)和序列號(hào)相關(guān)的題目一般是給出seq和ack，繼續(xù)推在傳輸數(shù)據(jù)后的seq和ack，只需要記住兩者的含義即可。

? ? ? ? 下面，我們來(lái)幾道例題練練手。

習(xí)題一

1.SYN與FIN都會(huì)使ack+1

本題選A,C，首先A發(fā)送自身的序號(hào)X，B發(fā)送自身的序號(hào)Y，ack確認(rèn)時(shí)確認(rèn)對(duì)方的下次開(kāi)始的序號(hào)。

2.seq與ack的關(guān)系

A的序號(hào)是200，確認(rèn)字號(hào)201，B的序號(hào)一定是A的確認(rèn)號(hào)，也就是201，B的確認(rèn)號(hào)是A下次開(kāi)始發(fā)送的開(kāi)頭，也就是200+2

3.seq和ack的關(guān)系

4.特殊情況

報(bào)文傳輸時(shí)間的計(jì)算

建立連接時(shí)間需要1.5個(gè)RTT

????????對(duì)于服務(wù)器B，最長(zhǎng)斷開(kāi)時(shí)間需要等待兩個(gè)RTT+數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，最短時(shí)間是1.5個(gè)RTT，實(shí)際上，當(dāng)A發(fā)送FIN后，B可以直接發(fā)送FIN，等待A確認(rèn)后，即可直接關(guān)閉

????????對(duì)于客戶機(jī)A，它最長(zhǎng)時(shí)間要1個(gè)RTT+數(shù)據(jù)傳送時(shí)間+2MSL，MSL是最大報(bào)文段壽命，這是防止數(shù)據(jù)傳送不到而引發(fā)問(wèn)題，最短時(shí)間是1RTT+2MSL。

現(xiàn)在，我們來(lái)查看在TCP進(jìn)行擁塞控制下數(shù)據(jù)傳輸所需要的時(shí)間。

? ? ? ? 我們先提供一些關(guān)于擁塞控制的知識(shí)點(diǎn)。

1.MSS：最大段長(zhǎng)，初始傳輸數(shù)據(jù)的速度為1MSS，不論是傳輸多少B，可以理解為是擁塞控制傳輸?shù)幕締挝?/p>

2.cwnd：當(dāng)前的擁塞窗口，大小是多少倍的MSS來(lái)計(jì)算

3.ssthresh：門限，慢窗口階段與擁塞避免階段的分界點(diǎn)，當(dāng)cwnd<ssthresh時(shí)，慢開(kāi)始，當(dāng)cwnd>ssthresh，擁塞避免

4.慢開(kāi)始（啟動(dòng)）階段：每次收到確認(rèn)后，cwnd*2，如果慢開(kāi)始cwnd*2后超過(guò)門限，會(huì)使得cwnd=ssthresh

5.擁塞避免階段：每次收到確認(rèn)后，cwnd+1

6.超時(shí)：時(shí)間過(guò)長(zhǎng)后，超時(shí)，cwnd=1MSS，ssthresh變?yōu)槌瑫r(shí)時(shí)cwnd的一半

7.快恢復(fù)：連續(xù)收到3個(gè)多余的ACK（重復(fù)確認(rèn)），ssthresh變?yōu)閏wnd的一半，且cwnd = ssthresh，然后開(kāi)始擁塞避免

8.如果同時(shí)出現(xiàn)接收窗口和擁塞窗口，實(shí)際窗口時(shí)兩者中較小的一個(gè)

? ? ? ? 現(xiàn)在，我們給出幾個(gè)例題。

例題二

1.斷開(kāi)TCP連接時(shí)間

最短時(shí)間，C需要1RTT+2MSL，S需要1.5RTT，情況是當(dāng)C請(qǐng)求斷開(kāi)時(shí)S也準(zhǔn)備斷開(kāi)，D

2.慢啟動(dòng)和擁塞避免狀態(tài)的選擇

慢啟動(dòng)增長(zhǎng)迅速，最短時(shí)間用慢啟動(dòng)，最長(zhǎng)時(shí)間用擁塞避免，本題目中由于是最長(zhǎng)時(shí)間，擁塞避免，需要24個(gè)RTT，D

3.接收窗口和擁塞窗口

兩者都會(huì)影響cwnd，是兩者中更小的那個(gè)決定的。接收緩存實(shí)際就是接收窗口的大小，他會(huì)隨著存入數(shù)據(jù)而逐漸變小。在本題中，要求最小時(shí)間，慢啟動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)3RTT變?yōu)?KB，過(guò)程是1MSS

-2MSS-4MSS，更小的是擁塞窗口，因此，本題中接收窗口不會(huì)影響cwnd，B

慢啟動(dòng)門限為2KB，擁塞窗口為4KB，因此，在下個(gè)RTT中，擁塞窗口變?yōu)?KB，但是接收窗口是2KB，因此，最多發(fā)送2KB的數(shù)據(jù)

4.實(shí)例