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。
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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。
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