TCP交互數(shù)據(jù)流，成塊數(shù)據(jù)流_數(shù)據(jù)分析師

目前建立在TCP協(xié)議上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議特別多，有telnet，ssh，有ftp，有http等等。這些協(xié)議又可以根據(jù)數(shù)據(jù)吞吐量來大致分成兩大類： (1)交互數(shù)據(jù)類型，例如telnet，ssh，這種類型的協(xié)議在大多數(shù)情況下只是做小流量的數(shù)據(jù)交換，比如說按一下鍵盤，回顯一些文字等等。(2)數(shù)據(jù) 成塊類型，例如ftp，這種類型的協(xié)議要求TCP能盡量的運(yùn)載數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)的吞吐量做到最大，并盡可能的提高效率。針對(duì)這兩種情況，TCP給出了兩種不同 的策略來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

1.TCP的交互數(shù)據(jù)流

對(duì)于交互性要求比較高的應(yīng)用，TCP給出兩個(gè)策略來提高發(fā)送效率和減低網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)：（1）捎帶ACK。(2)Nagle算法（一次盡量多的發(fā)數(shù)據(jù)）。通常，在網(wǎng)絡(luò)速度很快的情況下BT無線網(wǎng)絡(luò)破解教程 ，比如用lo接口進(jìn)行telnet通信，當(dāng)按下字母鍵并要求回顯的時(shí)候，客戶端和服務(wù)器將經(jīng)歷 發(fā)送按鍵數(shù)據(jù)->服務(wù)器發(fā)送按鍵數(shù)據(jù)的ack -> 服務(wù)器端發(fā)送回顯數(shù)據(jù)->客戶端發(fā)送回顯數(shù)據(jù)的ACK的過程，而其中的數(shù)據(jù)流量將是40bit + 41bit+41bit+40bit = 162bit，如果在廣域網(wǎng)里面，這種小分組的TCP流量將會(huì)造成很大的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。

1.1.捎帶ACK的發(fā)送方式

這個(gè)策略是說，當(dāng)主機(jī)收到遠(yuǎn)程主機(jī)的TCP數(shù)據(jù)報(bào)之后BT4，通常不馬上發(fā)送ACK數(shù)據(jù)報(bào)，而是等上一個(gè)短暫的時(shí)間，如果這段時(shí)間里面主機(jī)還有發(fā)送到遠(yuǎn)程 主機(jī)的TCP數(shù)據(jù)報(bào)，那么就把這個(gè)ACK數(shù)據(jù)報(bào)“捎帶”著發(fā)送出去，把本來兩個(gè)TCP數(shù)據(jù)報(bào)整合成一個(gè)發(fā)送。一般的，這個(gè)時(shí)間是200ms。可以明顯地看 到這個(gè)策略可以把TCP數(shù)據(jù)報(bào)的利用率提高很多。

1.2.Nagle算法

上過bbs的人應(yīng)該都會(huì)有感受，就是在網(wǎng)絡(luò)慢的時(shí)候發(fā)貼，有時(shí)鍵入一串字符串以后，經(jīng)過一段時(shí)間，客戶端“發(fā)瘋”一樣突然回顯出很多內(nèi)容，就好像數(shù)據(jù)一下子傳過來了一樣，這就是Nagle算法的作用。

Nagle算法是說，當(dāng)主機(jī)A給主機(jī)B發(fā)送了一個(gè)TCP數(shù)據(jù)報(bào)并進(jìn)入等待主機(jī)B的ACK數(shù)據(jù)報(bào)的狀態(tài)時(shí)，TCP的輸出緩沖區(qū)里面只能有一個(gè)TCP數(shù) 據(jù)報(bào)，并且，這個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)不斷地收集后來的數(shù)據(jù)，整合成一個(gè)大的數(shù)據(jù)報(bào)，等到B主機(jī)的ACK包一到，就把這些數(shù)據(jù)“一股腦”的發(fā)送出去。雖然這樣的描述有些 不準(zhǔn)確，但還算形象和易于理解，我們同樣可以體會(huì)到這個(gè)策略對(duì)于低減網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)的好處。

在編寫插口程序的時(shí)候，可以通過TCP_NODELAY來關(guān)閉這個(gè)算法。并且，使用這個(gè)算法看情況的，比如基于TCP的X窗口協(xié)議，如果處理鼠標(biāo)事件時(shí)還是用這個(gè)算法思科學(xué)習(xí)視頻資料下載中心，那么“延遲”可就非常大了。

2.TCP的成塊數(shù)據(jù)流

對(duì)于FTP這樣對(duì)于數(shù)據(jù)吞吐量有較高要求的要求，將總是希望每次盡量多的發(fā)送數(shù)據(jù)到對(duì)方主機(jī)，就算是有點(diǎn)“延遲”也無所謂。TCP也提供了一整套的策略來支持這樣的需求。TCP協(xié)議中有16個(gè)bit表示“窗口”的大小，這是這些策略的核心。

2.1.傳輸數(shù)據(jù)時(shí)ACK的問題

在解釋滑動(dòng)窗口前，需要看看ACK的應(yīng)答策略，一般來說，發(fā)送端發(fā)送一個(gè)TCP數(shù)據(jù)報(bào)，那么接收端就應(yīng)該發(fā)送一個(gè)ACK數(shù)據(jù)報(bào)。但是事實(shí)上卻不是這 樣，發(fā)送端將會(huì)連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)盡量填滿接受方的緩沖區(qū)，而接受方對(duì)這些數(shù)據(jù)只要發(fā)送一個(gè)ACK報(bào)文來回應(yīng)就可以了，這就是ACK的累積特性，這個(gè)特性大大減 少了發(fā)送端和接收端的負(fù)擔(dān)。

2.2.滑動(dòng)窗口

滑動(dòng)窗口本質(zhì)上是描述接受方的TCP數(shù)據(jù)報(bào)緩沖區(qū)大小的數(shù)據(jù)，發(fā)送方根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)來計(jì)算自己最多能發(fā)送多長的數(shù)據(jù)。如果發(fā)送方收到接受方的窗口大小 為0的TCP數(shù)據(jù)報(bào)，那么發(fā)送方將停止發(fā)送數(shù)據(jù)，等到接受方發(fā)送窗口大小不為0的數(shù)據(jù)報(bào)的到來。書中的P211和P212很好的解釋了這一點(diǎn)。

關(guān)于滑動(dòng)窗口協(xié)議，書上還介紹了三個(gè)術(shù)語，分別是：

窗口合攏：當(dāng)窗口從左邊向右邊靠近的時(shí)候思科路由器配置，這種現(xiàn)象發(fā)生在數(shù)據(jù)被發(fā)送和確認(rèn)的時(shí)候。 
窗口張開：當(dāng)窗口的右邊沿向右邊移動(dòng)的時(shí)候，這種現(xiàn)象發(fā)生在接受端處理了數(shù)據(jù)以后。 
窗口收縮：當(dāng)窗口的右邊沿向左邊移動(dòng)的時(shí)候，這種現(xiàn)象不常發(fā)生。 
TCP就是用這個(gè)窗口，慢慢的從數(shù)據(jù)的左邊移動(dòng)到右邊，把處于窗口范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送出去（但不用發(fā)送所有，只是處于窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)可以發(fā) 送。）。這就是窗口的意義。圖20-6解釋了這一點(diǎn)。窗口的大小是可以通過socket來制定的，4096并不是最理想的窗口大小，而16384則可以使 吞吐量大大的增加。

2.3.數(shù)據(jù)擁塞

上面的策略用于局域網(wǎng)內(nèi)傳輸還可以，但是用在廣域網(wǎng)中就可能會(huì)出現(xiàn)問題，最大的問題就是當(dāng)傳輸時(shí)出現(xiàn)了瓶頸（比如說一定要經(jīng)過一個(gè)slip 低速鏈路）所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)堵塞問題（擁塞），為了解決這個(gè)問題，TCP發(fā)送方需要確認(rèn)連接雙方的線路的數(shù)據(jù)最大吞吐量是多少。這，就是所謂的擁塞窗口。

擁塞窗口的原理很簡單，TCP發(fā)送方首先發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)思科路由器交換機(jī)模擬軟件，然后等待對(duì)方的回應(yīng)，得到回應(yīng)后就把這個(gè)窗口的大小加倍，然后連續(xù)發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù) 報(bào)，等到對(duì)方回應(yīng)以后，再把這個(gè)窗口加倍（先是2的指數(shù)倍，到一定程度后就變成現(xiàn)行增長，這就是所謂的慢啟動(dòng)），發(fā)送更多的數(shù)據(jù)報(bào)，直到出現(xiàn)超時(shí)錯(cuò)誤，這 樣，發(fā)送端就了解到了通信雙方的線路承載能力，也就確定了擁塞窗口的大小，發(fā)送方就用這個(gè)擁塞窗口的大小發(fā)送數(shù)據(jù)。要觀察這個(gè)現(xiàn)象是非常容易的，我們一般 在下載數(shù)據(jù)的時(shí)候，速度都是慢慢“沖起來的”

以上就是TCP數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇笾铝鞒?，雖然并不細(xì)致，但是足以描述TCP的工作原理，重點(diǎn)是TCP的流量控制原理，滑動(dòng)窗口，擁塞窗口，ACK累計(jì)確認(rèn)等知識(shí)點(diǎn)。