TCP协议技术之自适应重传

自适应重传是TCP协议中的一种拥塞控制机制，旨在通过智能的方式处理网络拥塞，并进行相应的数据重传，以提高网络的可靠性和性能。

在自适应重传中，TCP会利用发送方和接收方之间的交互来判断网络是否存在拥塞，并根据这些信息来调整数据的重传行为。这种机制的主要目标是在保证数据可靠性的同时，尽量减少对网络的额外压力和负担。

具体来说，自适应重传的核心概念是快速重传（Fast Retransmit）和重复确认（Duplicate ACK）。当接收方收到一个失序的数据段时，它会发送一个重复确认给发送方，表示它已经收到了该数据段之后的数据。发送方在接收到重复确认后，会立即重传该数据段，而不是等待超时定时器触发重传。

通过快速重传，自适应重传能够更快地检测到网络拥塞的存在，并采取相应的措施。当发送方收到若干个重复确认时，它会推测数据段可能已经丢失，因此会立即重传该数据段，而无需等待定时器超时。这样能够避免等待定时器超时的时间延迟，加快了数据的可靠传输。

此外，自适应重传还可以根据重复确认的数量来判断网络状况的严重程度。如果仅仅收到少量的重复确认，说明网络拥塞程度较轻，发送方只需进行快速重传。但如果收到大量的重复确认，说明网络拥塞程度较重，发送方可能会选择进行更进一步的拥塞控制策略，如减少拥塞窗口大小来减缓发送速度。

自适应重传的类型

1）超时重传

报文段的往返时间：RTT 加权平均往返时间：RTTS RTT的偏差加权平均值：RTTD 超时重传时间：RTO RTTS = （1 - α） * RTTS + α * 新的RTT样本值 （α一般为1/8） RTTD = （1 - β） * RTTD + β * | RTTS - 新的RTT样本值 | （β一般为1/4） RTO = RTTS + 4 * RTTD

Karn算法： ①每次超时重传一个报文段时，停止计算新RTT样本值 ②每次超时重传一个报文段时，就把超时重传时间RTO增大y倍（一般为2倍） ③当不发生报文段重传时，才计算RTTS和超时重传时间RTO

2）快速重传

原因：超时重传作为TCP最基本的重传机制，效率较低。

超时的粗粒度实现方法导致连接在等待一个定时器超时时，很长一段时间连接无效。

基本思想： ①接收方：当报文段到达，立刻回复ACK，即使该序号已被确认过 ②发送方：收到一个重复ACK（同一个确认的再一次重传称为重复确认），就知道接收方必定收到乱序到达的报文段，表明其前面的分组可能丢失。收到3个重复ACK时，立刻触发重传。

自适应重传和非自适应重传的区别

自适应重传和非自适应重传是TCP协议中两种不同的重传机制，它们有以下区别：

1. 触发条件：自适应重传是基于拥塞控制算法触发的，而非自适应重传是基于超时定时器触发的。

- 自适应重传：在发生拥塞时，TCP会根据网络的拥塞状况进行自适应的重传，例如TCP Tahoe和TCP Reno中的快速重传机制。

- 非自适应重传：在超过重传定时器的时间后，TCP会触发非自适应重传，即重新发送未被确认的数据段。

2. 处理方式：自适应重传和非自适应重传对于重传的处理方式有所不同。

- 自适应重传：自适应重传针对出现丢失数据段的情况，通过快速重传来避免等待超时定时器的触发。当接收方收到丢失的数据段后，会立即发送重复确认（Duplicate ACK）给发送方，使发送方尽快重传丢失的数据段。

- 非自适应重传：非自适应重传则是在超过重传定时器时间后触发。发送方会根据重传定时器的时间间隔来判断是否进行重传，以确保数据的可靠性。

3. 对网络质量的反应：自适应重传和非自适应重传对网络质量的反应略有不同。

- 自适应重传：自适应重传能够更加敏感地检测到网络拥塞，并根据丢失的数据段来做出相应的调整。它可以根据重复确认的次数来判断是否进行快速重传，从而更好地适应网络状况。

- 非自适应重传：非自适应重传主要是基于定时器超时来触发，因此对网络拥塞的反应比较滞后。当定时器超时时，发送方会直接重传未确认的数据段。

自适应重传是一种更智能、适应网络拥塞的重传方式，能够更快地回应出现丢失的数据段，并调整重传的策略。而非自适应重传则相对简单，主要是通过定时器触发来进行重传，对网络拥塞的反应较为滞后。

审核编辑：黄飞