轉(zhuǎn)自：http://blog.csdn.net/bad_sheep/article/details/6158676
以下部分內(nèi)容是自己的理解，可能會(huì)有差錯(cuò)，如有發(fā)現(xiàn)，歡迎指正。
窗口：
TCP是一個(gè)滑動(dòng)窗口協(xié)議，即一個(gè)TCP連接的發(fā)送端在某個(gè)時(shí)刻能發(fā)多少數(shù)據(jù)是由滑動(dòng)窗口控制的，而滑動(dòng)窗口的大小實(shí)際上是由兩個(gè)窗口共同決定的，一個(gè)是接收端的通告窗口，這個(gè)窗口值在TCP協(xié)議頭部信息中有，會(huì)隨著數(shù)據(jù)的ACK包發(fā)送給發(fā)送端，這個(gè)值表示的是在接收端的TCP協(xié)議緩存中還有多少剩余空間，發(fā)送端必須保證發(fā)送的數(shù)據(jù)不超過這個(gè)剩余空間以免造成緩沖區(qū)溢出，這個(gè)窗口是接收端用來進(jìn)行流量限制的，在傳輸過程中，通告窗口大小與接收端的進(jìn)程取出數(shù)據(jù)的快慢有關(guān)。另一個(gè)窗口是發(fā)送端的擁塞窗口(Congestion window)，由發(fā)送端維護(hù)這個(gè)值，在協(xié)議頭部信息中沒有，滑動(dòng)窗口的大小就是通告窗口和擁塞窗口的較小值，所以擁塞窗口也看做是發(fā)送端用來進(jìn)行流量控制的窗口?；瑒?dòng)窗口的左邊沿向右移動(dòng)稱為窗口合攏，發(fā)生在發(fā)送的數(shù)據(jù)被確認(rèn)時(shí)（此時(shí)，表明數(shù)據(jù)已被接收端收到，不會(huì)再被需要重傳，可以從發(fā)送端的發(fā)送緩存中清除了），滑動(dòng)窗口的右邊沿向右移動(dòng)稱為窗口張開，發(fā)生在接收進(jìn)程從接收端協(xié)議緩存中取出數(shù)據(jù)時(shí)。隨著發(fā)送端不斷收到的被發(fā)送數(shù)據(jù)的ACK包，根據(jù)ACK包中的確認(rèn)序號(hào)和通告窗口大小使滑動(dòng)窗口得以不斷的合攏和張開，形成滑動(dòng)窗口的向前滑動(dòng)。如果接收進(jìn)程一直不取數(shù)據(jù)，則會(huì)出現(xiàn)0窗口現(xiàn)象，即滑動(dòng)窗口左邊沿與右邊沿重合，此時(shí)窗口大小為0，就無法再發(fā)送數(shù)據(jù)。
下面附一個(gè)TCP協(xié)議頭的格式和滑動(dòng)窗口的示意圖（截自TCPIP協(xié)議詳解）：
圖1.TCP頭部結(jié)構(gòu)
圖2.滑動(dòng)窗口示意圖
帶寬：
這里帶寬是指單位時(shí)間內(nèi)從發(fā)送端到接收端所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”，是一種硬件限制。TCP發(fā)送端和接收端的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率不可能超過兩點(diǎn)間的帶寬限制。
RTT：
即Round Trip Time，表示從發(fā)送端到接收端的一去一回需要的時(shí)間，tcp在數(shù)據(jù)傳輸過程中會(huì)對(duì)RTT進(jìn)行采樣（即對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)包及其ACK的時(shí)間差進(jìn)行測量，并根據(jù)測量值更新RTT值，具體的算法TCPIP詳解里面有），TCP根據(jù)得到的RTT值更新RTO值，即Retransmission TimeOut，就是重傳間隔，發(fā)送端對(duì)每個(gè)發(fā)出的數(shù)據(jù)包進(jìn)行計(jì)時(shí)，如果在RTO時(shí)間內(nèi)沒有收到所發(fā)出的數(shù)據(jù)包的對(duì)應(yīng)ACK，則任務(wù)數(shù)據(jù)包丟失，將重傳數(shù)據(jù)。一般RTO值都比采樣得到的RTT值要大。
帶寬時(shí)延乘積：
帶寬時(shí)延乘積=帶寬*RTT，實(shí)際上等于發(fā)送端到接收端單向通道的數(shù)據(jù)容積的兩倍，這里單向通道的數(shù)據(jù)容積可以這樣來理解，單向通道看成是一條單行道馬路，帶寬就是馬路的車道數(shù)，路上跑的汽車就是數(shù)據(jù)（不過這里所有汽車的速率都是一樣的，且不會(huì)有人想超車，大家齊頭并進(jìn)），那么單向通道的數(shù)據(jù)容積就是這條單行道上擺滿車，一共可以擺多少輛。當(dāng)路面上已經(jīng)擺滿的時(shí)候，就不能再往里面放了。這里順便再說一下發(fā)送時(shí)延和傳播時(shí)延的差別，單位數(shù)據(jù)量發(fā)送時(shí)延是由帶寬決定的，就是帶寬的倒數(shù)，以馬路來類比，比如有10輛車，如果車道數(shù)為1，那么這10輛車只能首尾相接的順序上路，從第一輛車的車頭到最后一輛車的車尾可以看作是發(fā)送時(shí)延，此時(shí)就是10輛車的車長，如果把車道數(shù)改成10，那么這10輛車可以并排上路，發(fā)送時(shí)延就變成了一輛車的車長了，由此可見，帶寬越高，則發(fā)送時(shí)延越短，反之則反。傳播時(shí)延則是由電的傳播速度（可以看做是一個(gè)）常量以及發(fā)送和接收端線路的物理長度決定的，比如從美國到中國，傳播時(shí)延就很大，而一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)部，傳播時(shí)延就很小。因?yàn)榘l(fā)送時(shí)延是與數(shù)據(jù)量大小有關(guān)系的，RTT其實(shí)只是考慮傳播時(shí)延。
介紹了上面的概念后，現(xiàn)在再來看看TCP發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其速率和這些有什么關(guān)系，下邊用一些符號(hào)表示前面提到過的值，
設(shè)滑動(dòng)窗口大小為W， 發(fā)送端和接收端的帶寬為B， RTT為Tr。
前面已經(jīng)說過了，TCP發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)受滑動(dòng)窗口的限制，當(dāng)TCP將滑動(dòng)窗口中的數(shù)據(jù)都發(fā)出后，在收到第一個(gè)ACK之前，滑動(dòng)窗口大小是0，不能再發(fā)送數(shù)據(jù)了，必須等待ACK包使滑動(dòng)窗口移動(dòng)。那么在理想情況下，ACK包應(yīng)該在什么時(shí)候到達(dá)呢？顯然，就是在數(shù)據(jù)發(fā)出后的RTT時(shí)間后，ACK包到達(dá)。這也就是說，現(xiàn)在在不考慮丟包和擁塞情況下，TCP在一個(gè)RTT時(shí)間內(nèi)能發(fā)出的最大數(shù)據(jù)量為W，所以不考慮帶寬限制下，TCP能一個(gè)時(shí)刻能達(dá)到的最大速度是 V = W/Tr
由此可以看出，如果假設(shè)Tr是一個(gè)定值，那么決定TCP速率的唯一因素就是TCP的滑動(dòng)窗口大小。現(xiàn)在再考慮帶寬限制，前面說過當(dāng)馬路上擺滿車的時(shí)候，就無法再往里放車了，同理，TCP發(fā)送端在Tr/2時(shí)間內(nèi)，能往通道上放的數(shù)據(jù)量為 V*Tr/2，當(dāng) V*Tr/2<=B*Tr/2時(shí)，單向通道容積不構(gòu)成瓶頸，速率的限制主要來源于窗口大小限制。而當(dāng)V*Tr/2>B*Tr/2時(shí)，則就受到容積限制，即此時(shí)速率限制來源于帶寬限制。
把V*Tr/2<=B*Tr/2和V*Tr/2>B*Tr/2兩邊的Tr/2約掉，再把V = W/Tr代入，則可以得到 ：
W <= B*Tr 及 W > B*Tr
B*Tr就是帶寬時(shí)延乘積，取W為TCP能支持窗口的最大值Wmax，當(dāng)Wmax <= B*Tr時(shí)，此時(shí)發(fā)送和接收端之間的通道就是所謂的長肥管道，即帶寬時(shí)延乘積大的通道。在我們平時(shí)生活中使用的寬帶網(wǎng)絡(luò)，ADSL等環(huán)境下，因?yàn)閹挾急容^小，從而B*Tr也比較小，再加上網(wǎng)絡(luò)情況比較復(fù)雜，擁塞情況比較常見，所以這些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，TCP速率的主要限制因素在于帶寬，丟包率等。長肥管道一般不太常見，多見于一些單位使用的專線網(wǎng)絡(luò)，在這些網(wǎng)絡(luò)中速率的主要限制因素就是窗口大小了，這也是傳統(tǒng)TCP在這些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不能充分利用帶寬的原因所在（因?yàn)閭鹘y(tǒng)TCP的窗口大小是用2字節(jié)表示的，所以最大只有65535（不考慮窗口擴(kuò)大選項(xiàng)）），除了專線網(wǎng)絡(luò)外，隨著網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)的發(fā)展，萬兆交換機(jī)的出現(xiàn)，局域網(wǎng)中也可能會(huì)出現(xiàn)帶寬時(shí)延乘積較大的情況。
總結(jié)，在W<B*Tr時(shí)，影響TCP發(fā)送數(shù)據(jù)速率的最直接的因素是滑動(dòng)窗口的大小，TCP的流量控制策略（比如超時(shí)時(shí)窗口設(shè)置為1，重復(fù)ACK時(shí)窗口減半）最終都是通過控制窗口大小來控制速率，而慢啟動(dòng)，擁塞避免這些流量控制算法實(shí)際上就是控制窗口增長方式的算法，也就是控制的是加速度大小。當(dāng)W>B*Tr時(shí)，則影響速率的因素就是帶寬了。
現(xiàn)在出現(xiàn)很多基于UDP的可靠傳輸技術(shù)，因?yàn)閁DP在IP的上層除了加了端口號(hào)之外基本上沒做其他什么事，所以提供給應(yīng)用層控制的空間就很大，這些技術(shù)也大致都是通過在應(yīng)用層添加可靠性保證，并擴(kuò)大窗口大小和改變流量控制策略來克服傳統(tǒng)TCP的缺點(diǎn)。
BTW，開源項(xiàng)目UDT其實(shí)是個(gè)好東西，也是基于UDP的可靠傳輸，還沒來得及深入研究。但是看了下文檔知道它給外部提供了流量控制策略定制化接口，這點(diǎn)很好，留給了使用者相當(dāng)大的靈活性，有時(shí)間要研究研究。
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