【技术】TCP 的固定窗口和滑动窗口

固定窗口

● TCP 还提供了流量控制机制。流量控制可以调整给定会话中源和目的之间的数据流速，有助于保持 TCP 传输的可靠性。流量控制的实施方法包括限制一次可以转发的数据段数量，并要求在发送更多数据段之前确认接收。

● 要实施流量控制，TCP 要确定的第一件事是目的设备可以接受的数据段数量。

TCP 报头包括一个称为“窗口大小”的 16 位字段。这是 TCP 会话的目的设备一次可以接受和处理的字节数。

通过源和目标之间的三次握手，会话开始时即可确定初始窗口大小。

一旦同意，源设备必须根据窗口大小限制发送到目的设备的数据段数量。只有源设备收到数据段已接收的确认之后，才能继续发送更多会话数据。

● 在接收确认的延迟过程中，发送方丌会发送任何额外数据段。如果网络拥堵，或者接收主机资源紧张，延迟时间可能就更长。延迟时间越长，该会话过程的有效传输速率越低，当运行多个会话时，减缓每个会话的数据传输有助于减少网络和目的设备上的资源冲突。

请参看上图中对窗口大小和确认消息的简易展示。在本例中，TCP 会话的初始窗口大小为 3000 字节。此会话的发送方在传输 3000 字节后等待这些数据的确认消息，以便继续传输更多数据段。一旦发送方收到接收方发送的确认消息，它就可以传输另外 3000 字节的数据段。

● TCP 使用窗口大小尝试管理传输速率，将其调整为网络和目的设备可以支持的最大速度，同时最大限度减少损失和重新传输。

TCP滑动窗口

● 我们也可以通过动态窗口大小来控制数据流量。当网络资源受到限制时，TCP 可以减小窗口的大小，这样，目的主机就需要更加频繁地确认所接收的数据段。由于源主机需要更加频繁地等待数据确认，这便可以大大降低传输的速率。

● 接收主机将窗口大小值发送到发送主机，表示其准备接收的字节数。如果目的主机由于缓冲内存受限需要降低通信速率，那么它向源主机发送的确认信息中可以包含一个较小的窗口大小值。

● 如图所示，如果接收主机发生拥堵，它可以向发送主机发送指定了较小窗口大小的数据段。图中显示，其中一个数据段丢失了。接收方将返回数据段的 TCP 报头中的窗口字段值由 3,000 减为 1,500，即将窗口大小改为 1,500。

● 在没有数据丢失或资源限制的情况下传输一段时间后，接收方开始增加窗口字段，这样可以减少网络开销，因为必须发送的确认减少。窗口大小持续增加，直至出现数据丢失，然后窗口大小随之减少。

● 窗口大小的这种动态增减是 TCP 中的一个持续丌断的过程。在高效网络中，由于丢失数据，窗口可能会相当大。在基层基础设施面临压力的网络中，窗口可能会很小。

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