[发明专利]一种TCP拥塞快速恢复的方法

说明书

本发明公开了一种TCP拥塞快速恢复的方法，包括：步骤1，发送端对接收的NEW ACK报文预处理，记录期望序列号和丢失TCP段长度；判断本次与上次记录的期望序列号是否相同，若不同，则执行步骤2；若相同，但丢失TCP段长度不同，则更新丢失TCP段长度，计数器加1，并执行步骤3；步骤2，确认出现丢失多个不连续数据段，重传请求的丢失的数据段，并记录新的期望序列号和丢失TCP段长度；步骤3，通过计数器值判断若接收三次相同的NEW ACK报文，确认传输过程丢包，则精准重传从期望序列号到期望序列号加丢失TCP段长度的数据段，并清空记录。该方法解决了TCP应对丢包时盲目重传和不连续丢多包时频繁进入拥塞避免流程造成的带宽浪费，提高了TCP对网络的利用率。

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种TCP拥塞快速恢复的方法。

背景技术

由于网络能提供的资源不足以满足日益增长的用户需求，这些资源包括：缓存空间、链路带宽容量和中间节点的处理能力，且互联网的设计机制导致其缺乏“接纳控制”能力，因此在网络资源不足时不能限制用户数量，而只能靠降低服务质量来继续为用户服务，拥塞的产生也就不可避免了。为了防止网络的拥塞现象，TCP(传输控制协议，TransmissionControl Protocol)提出了一系列的拥塞控制机制。最初由V.JACOBSON在1988年的论文中提出的TCP的拥塞控制由“慢启动(SLOW START)机制”和“拥塞避免(CONGESTIONAVOIDANCE)机制”组成，后来TCP RENO版本中又针对性的加入了“快速重传(FASTRETRANSMIT)机制”、“快速恢复(FAST RECOVERY)机制”，再后来在TCP NEWRENO中又对“快速恢复机制”进行了改进，近些年又出现了选择性应答(SELECTIVE ACKNOWLEDGEMENT,SACK)机制。

其中，快速重传机制是当接收方收到的数据包是不正常的序列号，那么接收方会重复将应该收到的那一条ACK重复发送，这个时候，如果发送方收到连续3条的同一个序列号的ACK，那么就会启动快速重传机制，将这个ACK对应的TCP段和后面的数据重新传输一遍。虽然相比慢重传机制检测拥塞方法效率更高。但快速重传机制存在的缺点是：即使丢失的是单包，也会对后续大量的未丢失的数据段进行重传，进而造成带宽的浪费。

在上述快速重传机制后加入了快速恢复机制，是当收到3个重复ACK时，TCP最后进入的不是拥塞避免阶段，而是快速恢复阶段；快速重传和快速恢复机制一般同时使用。快速恢复的思想是“数据包守恒”原则，即同一个时刻在网络中的数据包数量是恒定的，只有当“老”数据包离开了网络后，才能向网络中发送一个“新”的数据包，如果发送方收到一个重复的ACK，那么根据TCP的ACK机制就表明有一个数据包离开了网络，TCP就从ACK的位置开始重传3个TCP的片段。但快速恢复机制存在的缺点是：其重传方案存在一定的盲目性，主要是因为确定快速重传发生的判断机制的3个重复ACK，并未能明确显示出接收端所丢失的是哪段TCP段，尽管减少了不必要的数据段的重传，但无法应对多数据段丢失的情况，如果丢失的数据段超过三片TCP段便会频繁的进行快速恢复，影响传输效率。

选择性应答机制(下文称FAK机制)是基于快速重传机制和快速恢复机制的缺陷提出的，近年来提出了SACK机制，SACK就是改变TCP的确认机制，最初的TCP只确认当前已连续收到的数据，SACK则把乱序等信息也全部告诉对方，从而解决数据发送方重传的盲目性。比如说序号1，2，3，5，7的数据收到了，那么普通的ACK只会确认序列号4，而SACK会将当前的5，7已经收到的信息在SACK选项里面告知对端，从而提高性能，当使用SACK的时候，快速恢复机制可以不使用，因为SACK本身携带的信息就可以使发送方有足够的信息来知道需要重传哪些包，而不需要重传哪些包。

(1)SACK允许选项：SACK允许选项格式如图2所示：它的工作机制类似于窗口扩大选项和事件戳选项，只能应用于SYN报文段，在连接建立阶段，主动发起连接的一方在它的SYN中指定选项，只有在它从另一方的SYN中收到了这个选项之后，FAK机制才会被允许。