TCP/IP基础（五）

本节重点

滑动窗口协议

UDP特点

UDP报文格式

一、滑动窗口协议

滑动窗口协议适用于流量控制的，可以用于链路层以及传输层。不同的是链路层的滑动窗口单位是以帧为单位，而传输层是以字节为单位的。

滑动窗口协议如何做到流量控制的呢？重点在与窗口的维护，发送方维护着发送窗口，而接收方维护着接收窗口，发送方发送的数据不能超过接收方缓冲区的大小，那我们如何知道接收方的窗口大小呢？这时候就是要查看上一篇博客中的TCP报文的数据格式中的16位的窗口尺寸了。同时，窗口尺寸大小为我们提供了MSS(最大段大小)的大小，MSS主要是为了防止IP层的数据分片。而MSS不能超过MTU-20-20(这里的20分别是IP头部和TCP的头部)。

在发送过程中，如果发送窗口过小，不能承载应用层的数据，那么应用层会阻塞，等待更多的空间。这样势必会导致发送速度变慢，从而影响接收速度。但发送窗口并不是越大越好。如果超过接受窗口大小，则会导致超时重传，加剧了网络的负担，降低了接收速度，所以说它具有一定的启发性。

在发送接收过程中，发送窗口会分为两部分，已发送未确认的数据以及可被发送但未发送的数据。假设已发送数据为4567，接收窗口此时期望接收到的值为4，但IP数据报的到达并不是按顺序的。如果此时数据6到达，接收窗口会接收，但不会发送确认，只有接收到4时才会确认。当接收到数据4之后，并不会立刻发送确认，在这段等待的时间会有其他数据报被接收，假设是5被接收，那么发送ACK的值为7，接收窗口也将滑动到范围为7~15(如果窗口大小为9)，这种机制称为累计确认机制。

上面说的是通告接收窗口(rwnd)，即为了预防发送方的数据超过接收方缓冲区大小。还有一种是拥塞窗口(cwnd)，它的作用是防止应用程序发送的数据超过网络所能承受的能力。通告接收窗口是接收方所使用的流量控制，而拥塞窗口是发送方使用的流量控制。发送窗口的大小取这两个的较小值。

由于网络环境是不断变化的，所以拥塞窗口的大小是不固定的。我们为了确定拥塞窗口的大小，主要用了两种阶段，慢启动阶段和拥塞避免阶段。

慢启动阶段：cwnd从1开始按指数的方式增长到慢启动阀值（ssthresh），然后进入到拥塞避免阶段。

拥塞避免阶段：cwnd到达阀值后，按线性增长，每次收到确认后+1，知道阻塞。此时，将cwnd=1，阀值减半，继续开始慢启动阶段。

在这两种状态发生过程中，网络可能出现空闲，此时无法接收到确认消息，cwdn的值开始不断减小。当空闲状态结束，又开始继续重复两种状态。这些就是cwnd的自适应能力。

二、UDP特点

UDP传输的特点主要是：无连接、不可靠、一般情况下比TCP更高效。

无连接、不可靠：UDP传输数据并不会维护数据报的序号，接收方也不会发送确认，及时丢失也不会反馈，所以可靠性远远不如TCP。

高效性：UDP的头部要比TCP的头部简单，同时他并没有TCP的确认以及超时重传机制，所以一般来说更加高效。

三、UDP的报文格式