TCP/IP详解--超时重传机制

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与数据链路层的ARQ协议相类似，TCP使用超时重发的重传机制。即：TCP每发送一个报文段，就对此报文段设置一个超时重传计时器。此计时器设置的超时重传时间RTO（Retransmission Time－Out）应当略大于TCP报文段的平均往返时延RTT，一般可取RTO＝2RTT。但是，也可以根据具体情况人为调整RTO的值，例如可以设置此超时重传时间RTO＝90秒。当超过了规定的超时重传时间还未收到对此TCP报文段的预期确认信息，则必须重新传输此TCP报文段。注意，TCP在使用滑动窗口时，可以等效为数据链路层讨论过的连续ARQ的情况。因此某TCP报文段超时，则只重传此报文段。而其后已经成功传送的报文段不在此重传的范围。

    TCP共使用以下四种计时器，即重传计时器、坚持计时器、保活计时器和时间等待计时器。这几个计时器的主要特点如下：
    1、重传计时器
    当TCP发送报文段时，就创建该特定报文段的重传计时器。可能发生两种情况：
    （1）、若在计时器截止时间到（通常是60秒）之前收到了对此特定报文段的确认，则撤销此计时器。
    （2）、若在收到了对此特定报文段的确认之前计时器截止期到，则重传此报文段，并将计时器复位。
    2、坚持计时器
    为了对付零窗口大小通知，TCP需要另一个计时器。假定接收TCP宣布了窗口大小为零。发送TCP就停止传送报文段，直到接收TCP发送确认并宣布一个非零的窗口大小。但这个确认可能会丢失。我们知道在TCP中，对确认是不需要发送确认的。若确认丢失了，接收TCP并不知道，而是会认为它已经完成任务了，并等待着发送TCP接着会发送更多的报文段。但发送TCP由于没有收到确认，就等待对方发送确认来通知窗口的大小。双方的TCP都在永远地等待着对方。
    要打开这种死锁，TCP为每一个连接使用一个坚持计时器。当发送TCP收到一个窗口大小为零的确认时，就启动坚持计时器。当坚持计时器期限到时，发送TCP就发送一个特殊的报文段，叫做探测报文段。这个报文段只有一个字节的数据。它有一个序号，但它的序号永远不需要确认；甚至在计算对其他部分的数据的确认时该序号也被忽略。探测报文段提醒对端：确认已丢失，必须重传。
    坚持计时器的值设置为重传时间的数值。但是，若没有收到从接收端来的响应，则需发送另一个探测报文段，并将坚持计时器的值加倍和复位。发送端继续发送探测报文段，将坚持计时器设定的值加倍和复位，直到这个值增大到门限值（通常是60秒）为止。在这以后，发送端每隔60秒就发送一个探测报文段，直到窗口重新打开。
    3、保活计时器
    保活计时器使用在某些实现中，用来防止在两个TCP之间的连接出现长时期的空闲。假定客户打开了到服务器的连接，传送了一些数据，然后就保持静默了。也许这个客户出故障了。在这种情况下，这个连接将永远地处理打开状态。
要解决这种问题，在大多数的实现中都是使服务器设置保活计时器。每当服务器收到客户的信息，就将计时器复位。保活计时器通常设置为2小时。若服务器过了2小时还没有收到客户的信息，它就发送探测报文段。若发送了10个探测报文段（每一个相隔75秒）还没有响应，就假定客户出了故障，因而就终止该连接。
    4、时间等待计时器
    时间等待计时器是在连接终止期间使用的。当TCP关闭一个连接时，它并不认为这个连接马上就真正地关闭了。在时间等待期间中，连接还处于一种中间过渡状态。这就可以使重复的FIN报文段（如果有的话）可以到达目的站因而可将其丢弃。这个计时器的值通常设置为一个报文段的寿命期待值的两倍。