TCP/IP學習筆記(11) --TCP互動資料流，成塊資料流
目前建立在TCP協議上的網路協議特別多，有telnet，ssh，有ftp，有http等等。這些協議又可以根據資料吞吐量來大致分成兩大類：
(1)互動資料型別，例如telnet，ssh，這種型別的協議在大多數情況下只是做小流量的資料交換，比如說按一下鍵盤，回顯一些文字等等。
(2)資料成塊型別，例如ftp，這種型別的協議要求TCP能儘量的運載資料，把資料的吞吐量做到最大，並儘可能的提高效率。針對這兩種情況，TCP給出了兩種不同的策略來進行資料傳輸。
TCP的互動資料流
對於互動性要求比較高的應用，TCP給出兩個策略來提高發送效率和減低網路負擔：（1）捎帶ACK。(2)Nagle演算法（一次儘量多的發資料）。通常，在網路速度很快的情況下，比如用lo介面進行telnet通訊，當按下字母鍵並要求回顯的時候，客戶端和伺服器將經歷 傳送按鍵資料->伺服器傳送按鍵資料的ack -> 伺服器端傳送回顯資料->客戶端傳送回顯資料的ACK的過程，而其中的資料流量將是40bit + 41bit+41bit+40bit = 162bit，如果在廣域網裡面，這種小分組的TCP流量將會造成很大的網路負擔。
捎帶ACK的傳送方式
這個策略是說，當主機收到遠端主機的TCP資料報之後，通常不馬上傳送ACK資料報，而是等上一個短暫的時間，如果這段時間裡面主機還有傳送到遠端主機的TCP資料報，那麼就把這個ACK資料報“捎帶”著傳送出去，把本來兩個TCP資料報整合成一個傳送。一般的，這個時間是200ms。可以明顯地看到這個策略可以把TCP資料報的利用率提高很多。
Nagle演算法
上過bbs的人應該都會有感受，就是在網路慢的時候發貼，有時鍵入一串字串以後，經過一段時間，客戶端“發瘋”一樣突然回顯出很多內容，就好像資料一下子傳過來了一樣，這就是Nagle演算法的作用。
Nagle演算法是說，當主機A給主機B傳送了一個TCP資料報並進入等待主機B的ACK資料報的狀態時，TCP的輸出緩衝區裡面只能有一個TCP資料報，並且，這個資料報不斷地收集後來的資料，整合成一個大的資料報，等到B主機的ACK包一到，就把這些資料“一股腦”的傳送出去。雖然這樣的描述有些不準確，但還算形象和易於理解，我們同樣可以體會到這個策略對於低減網路負擔的好處。
在編寫插口程式的時候，可以通過TCP_NODELAY來關閉這個演算法。並且，使用這個演算法看情況的，比如基於TCP的X視窗協議，如果處理滑鼠事件時還是用這個演算法，那麼“延遲”可就非常大了。
TCP的成塊資料流
對於FTP這樣對於資料吞吐量有較高要求的要求，將總是希望每次儘量多的傳送資料到對方主機，就算是有點“延遲”也無所謂。TCP也提供了一整套的策略來支援這樣的需求。TCP協議中有16個bit表示“視窗”的大小，這是這些策略的核心。
傳輸資料時ACK的問題
在解釋滑動視窗前，需要看看ACK的應答策略，一般來說，傳送端傳送一個TCP資料報，那麼接收端就應該傳送一個ACK資料報。但是事實上卻不是這樣，傳送端將會連續傳送資料儘量填滿接受方的緩衝區，而接受方對這些資料只要傳送一個ACK報文來回應就可以了，這就是ACK的累積特性，這個特性大大減少了傳送端和接收端的負擔。
滑動視窗
滑動視窗本質上是描述接受方的TCP資料報緩衝區大小的資料，傳送方根據這個資料來計算自己最多能傳送多長的資料。如果傳送方收到接受方的視窗大小為0的TCP資料報，那麼傳送方將停止傳送資料，等到接受方傳送視窗大小不為0的資料報的到來。
關於滑動視窗協議，介紹三個術語，分別是：
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視窗合攏：當視窗從左邊向右邊靠近的時候，這種現象發生在資料被髮送和確認的時候。
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視窗張開：當視窗的右邊沿向右邊移動的時候，這種現象發生在接受端處理了資料以後。
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視窗收縮：當視窗的右邊沿向左邊移動的時候，這種現象不常發生。
TCP就是用這個視窗，慢慢的從資料的左邊移動到右邊，把處於視窗範圍內的資料傳送出去（但不用傳送所有，只是處於視窗內的資料可以傳送。）。這就是視窗的意義。視窗的大小是可以通過socket來制定的，4096並不是最理想的視窗大小，而16384則可以使吞吐量大大的增加。
資料擁塞
上面的策略用於區域網內傳輸還可以，但是用在廣域網中就可能會出現問題，最大的問題就是當傳輸時出現了瓶頸（比如說一定要經過一個slip低速鏈路）所產生的大量資料堵塞問題（擁塞），為了解決這個問題，TCP傳送方需要確認連線雙方的線路的資料最大吞吐量是多少。這，就是所謂的擁塞視窗。
擁塞視窗的原理很簡單，TCP傳送方首先發送一個數據報，然後等待對方的迴應，得到迴應後就把這個視窗的大小加倍，然後連續傳送兩個資料報，等到對方迴應以後，再把這個視窗加倍（先是2的指數倍，到一定程度後就變成線性增長，這就是所謂的慢啟動），傳送更多的資料報，直到出現超時錯誤，這樣，傳送端就瞭解到了通訊雙方的線路承載能力，也就確定了擁塞視窗的大小，傳送方就用這個擁塞視窗的大小發送資料。要觀察這個現象是非常容易的，我們一般在下載資料的時候，速度都是慢慢“衝起來的”。
以上就是TCP資料傳輸的大致流程，雖然並不細緻，但是足以描述TCP的工作原理，重點是TCP的流量控制原理，滑動視窗，擁塞視窗，ACK累計確認等知識點。