TCP流量控制

TCP 流量控制详解

TCP 的流量控制机制是为了防止发送方发送数据的速率过快，导致接收方因缓冲区不足而无法及时处理，最终造成数据丢失。其核心是通过滑动窗口机制动态调整发送方的发送速率，实现点对点的数据传输平衡。

滑动窗口的基本概念

• 窗口：指接收方当前能够接收的数据量（以字节为单位），由接收方告知发送方。
• 滑动：随着数据的接收和确认，窗口的范围会动态变化（向前 “滑动”）。

发送方的发送窗口大小受限于接收方的接收窗口大小，确保发送的数据量不超过接收方的处理能力。

接收窗口与发送窗口的交互

1. 接收方的接收窗口（rwnd）
   接收方在 TCP 报文中的窗口字段（Window Size）告知发送方自己的接收缓冲区剩余容量。例如：
   • 接收方初始缓冲区大小为 1000 字节，已用 300 字节，则rwnd = 700，表示最多还能接收 700 字节。
2. 发送方的发送窗口
   发送方的发送窗口大小 ≤ 接收方的接收窗口大小（rwnd）。发送方只能发送窗口内的数据，未被确认的数据需暂存，等待接收方确认后才能从窗口中移除。
3. 窗口滑动的触发
   • 接收方处理完数据后，缓冲区空闲空间增加，会通过 ACK 报文更新 rwnd。
   • 发送方收到新的 rwnd 后，调整发送窗口大小并 “滑动” 窗口（将已确认的数据移出窗口，未发送的新数据纳入窗口）。

零窗口与窗口探测

• 零窗口（rwnd=0）：当接收方缓冲区满时，会告知发送方rwnd=0，此时发送方需暂停发送数据。
• 窗口探测：发送方在收到零窗口后，会定期发送窗口探测报文（携带 1 字节数据），接收方若缓冲区有空闲，会在回复中更新 rwnd，发送方据此恢复发送。

与拥塞控制的区别

• 流量控制：仅关注接收方的处理能力（点对点），通过接收窗口（rwnd）调节。
• 拥塞控制：关注网络链路的负载（全局），通过慢启动、拥塞避免等算法调节发送速率。

两者结合确保 TCP 在复杂网络环境中既能高效传输，又能避免数据丢失。