滑動(dòng)窗口協(xié)議這樣理解更簡單
引言
想象一下這個(gè)場(chǎng)景：主機(jī) A 一直向主機(jī) B 發(fā)送數(shù)據(jù)，不考慮主機(jī) B 的接收能力，則可能導(dǎo)致主機(jī) B 的接收緩沖區(qū)滿了而無法再接收數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)丟包，引發(fā)重傳機(jī)制。而在重傳的過程中，若主機(jī) B 的接收緩沖區(qū)情況仍未好轉(zhuǎn)，則會(huì)將大量的時(shí)間浪費(fèi)在重傳數(shù)據(jù)上，降低傳送數(shù)據(jù)的效率。
所以引入了流量控制機(jī)制，主機(jī) B 通過告訴主機(jī) A 自己接收緩沖區(qū)的大小，來使主機(jī) A 控制發(fā)送的數(shù)據(jù)量。總結(jié)來說：所謂流量控制就是控制發(fā)送方發(fā)送速率，保證接收方來得及接收。
TCP 實(shí)現(xiàn)流量控制主要就是通過 滑動(dòng)窗口協(xié)議。
對(duì)于發(fā)送方來說，窗口大小就是指無需等待確認(rèn)應(yīng)答，可以連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的最大值。
窗口大小具體由誰來設(shè)定呢？
窗口大小和 TCP 報(bào)文首部中 16 位的 窗口大小 Window 字段有關(guān)：
該字段的含義是指自己接收緩沖區(qū)的剩余大小，于是發(fā)送端就可以根據(jù)這個(gè)接收端的處理能力來發(fā)送數(shù)據(jù)，而不會(huì)導(dǎo)致接收端處理不過來。
所以，通常來說窗口大小是由接收方來決定的。
滑動(dòng)窗口詳解
說了半天，窗口其實(shí)就是操作系統(tǒng)開辟的一個(gè)緩沖區(qū)
發(fā)送方在收到確認(rèn)應(yīng)答報(bào)文之前，必須在緩沖區(qū)中保留已發(fā)送的報(bào)文段（因?yàn)閳?bào)文段可能在網(wǎng)絡(luò)中丟失，所以必須把這些未確認(rèn)的報(bào)文段保留這，以便必要時(shí)重傳）；如果在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)收到接收方發(fā)來的確認(rèn)應(yīng)答報(bào)文，就可以將這些報(bào)文段從緩沖區(qū)中清除。
站在發(fā)送方的角度，滑動(dòng)窗口可以分為四個(gè)部分：
已發(fā)送且已確認(rèn)，這部分已經(jīng)發(fā)送完畢，可以忽略； 已發(fā)送但未確認(rèn)，這部分可能在網(wǎng)絡(luò)中丟失，數(shù)據(jù)必須保留以便必要時(shí)重傳； 未發(fā)送但可發(fā)送，這部分接收方緩沖區(qū)還有空間保存，可以發(fā)出去； 未發(fā)送且暫不可發(fā)送，這部分已超出接收方緩沖區(qū)存儲(chǔ)空間，就算發(fā)出去也沒意義；
第 2 和第 3 部分加起來就剛好就是接收方窗口（緩沖區(qū)）大小，它規(guī)定了當(dāng)前發(fā)送方能發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量。
當(dāng)發(fā)送方收到接收方發(fā)來的確認(rèn)應(yīng)答后，就將緩沖區(qū)中那些被確認(rèn)的報(bào)文清除出去，然后窗口向右移動(dòng)，如下圖所示：
隨著雙方通信的進(jìn)行，窗口將不斷向右移動(dòng)，因此被形象地稱為滑動(dòng)窗口（Sliding Window）
對(duì)于 TCP 的接收方，窗口稍微簡單點(diǎn)，分為三個(gè)部分：
已接收 未接收準(zhǔn)備接收 (也即接收窗口，再強(qiáng)調(diào)一遍，接收窗口的大小決定發(fā)送窗口的大小，或者說，決定緩沖區(qū)的大小。) 未接收并未準(zhǔn)備接收
由于 ACK 直接由 TCP 協(xié)議?；貜?fù)，默認(rèn)無應(yīng)用延遲，不存在 “已接收未回復(fù) ACK”
綜上，舉個(gè)例子，假設(shè)發(fā)送方需要發(fā)送的數(shù)據(jù)總長度為 400 字節(jié)，分成 4 個(gè)報(bào)文段，每個(gè)報(bào)文段長度是 100 字節(jié):
1）三次握手連接建立時(shí)接收方告訴發(fā)送方，我的接收窗口大小(rwnd) 是 300 字節(jié)
此時(shí)的接收方滑動(dòng)窗口如下：
此時(shí)的發(fā)送方滑動(dòng)窗口如下：
2）發(fā)送方發(fā)送第一個(gè)報(bào)文段（序號(hào) 1 - 100），還能再發(fā)送 200 個(gè)字節(jié)
3）發(fā)送方發(fā)送第二個(gè)報(bào)文段（序號(hào) 101 - 200），還能再發(fā)送 100 個(gè)字節(jié)
4）發(fā)送方發(fā)送第三個(gè)報(bào)文段（序號(hào) 201 - 300），還能再發(fā)送 0 個(gè)字節(jié)
此時(shí)，發(fā)送方的窗口（緩沖區(qū)）中存了三個(gè)報(bào)文段了
此時(shí)的發(fā)送方滑動(dòng)窗口如下：
5）接收方接收到了第一個(gè)報(bào)文段和第三個(gè)報(bào)文段，中間第二個(gè)報(bào)文段丟失。此時(shí)接收方返回一個(gè)報(bào)文段 ack = 101, rwnd = 200（假設(shè)這里發(fā)生流量控制，把窗口大小降到了 200，允許發(fā)送方繼續(xù)發(fā)送起始序號(hào)為 101，長度為 200 的報(bào)文）
此時(shí)的接收方滑動(dòng)窗口如下（本來窗口右端應(yīng)該右移，但是這里發(fā)生了流量控制，接收方希望縮小窗口大小，所以正好，這里就不需要向右擴(kuò)展了）：
發(fā)送方收到了第一個(gè)報(bào)文段的確認(rèn)，從窗口（緩沖區(qū)）中移除掉第一個(gè)報(bào)文段
此時(shí)的發(fā)送方滑動(dòng)窗口如下：
6）發(fā)送方一直沒有收到第二個(gè)報(bào)文段的確認(rèn)應(yīng)答，在等待超時(shí)后重傳第二個(gè)報(bào)文段（序號(hào) 101 - 200）
7）接收方成功收到第二個(gè)報(bào)文段（緩沖區(qū)中有第二個(gè)和第三個(gè)報(bào)文段了），于是向發(fā)送方返回一個(gè)報(bào)文段 ack = 301, rwnd = 100（假設(shè)這里發(fā)生流量控制，把窗口大小降到了 100）
此時(shí)的接收方滑動(dòng)窗口如下：（本來窗口右端應(yīng)該右移，但是這里發(fā)生了流量控制，接收方希望縮小窗口大小，所以正好，這里就不需要向右擴(kuò)展了）
發(fā)送方收到了第二個(gè)和第三個(gè)報(bào)文段的確認(rèn)，從窗口（緩沖區(qū)）中移除掉這倆報(bào)文段
8）發(fā)送方發(fā)送第四個(gè)報(bào)文段（序號(hào) 301 - 400）
此時(shí)的發(fā)送方滑動(dòng)窗口如下：
通俗的例子
下面來更通俗地解釋下滑動(dòng)窗口，看下面這個(gè)場(chǎng)景，老師說一段話，學(xué)生來記
最原始的模式，一股腦把所有的報(bào)文段全都發(fā)出去。
老師說 "危樓高百尺，手可摘星辰，不敢高聲語，恐驚天上人"（咱把每個(gè)字看成一個(gè)報(bào)文段，總共 20 個(gè)報(bào)文段）
學(xué)生寫道"危樓高百尺，手可......."
上面的模式過于簡單粗暴，發(fā)送方發(fā)送速度太快，接收方跟不上，并且重傳成本過高。
于是他們換了一種模式：每發(fā)送一個(gè)報(bào)文段就等待確認(rèn)一個(gè)報(bào)文段，收到確認(rèn)后才能發(fā)送下一個(gè)
老師說 "危"，學(xué)生說"確認(rèn)"
老師說 "樓"，學(xué)生說"確認(rèn)"
老師說 "高"，學(xué)生說"高"
.........
上面的模式每發(fā)一個(gè)報(bào)文段，必須等到確認(rèn)后才能再次發(fā)送，效率低下。
于是他們又換了一種模式：累積確認(rèn)，既不是一股腦把所有的報(bào)文段全都發(fā)出去，也不是一次只發(fā)一個(gè)報(bào)文段，而是分組發(fā)送，每次發(fā)幾個(gè)報(bào)文段。
老師說 "危樓高百尺" （5 個(gè)報(bào)文段），學(xué)生說 "確認(rèn)"
老師說 "手可摘星辰"，學(xué)生說 "手可..."（3 個(gè)報(bào)文段丟失）
老師說 "不敢高聲語"，學(xué)生說 "確認(rèn)"
老師一直沒有收到 "摘星辰" 的確認(rèn)，于是重新說了一遍 "摘星辰"，學(xué)生說 "確認(rèn)"
老師說 "恐驚天上人"，學(xué)生說 "確認(rèn)"
上面的模式提高了效率，連續(xù)多個(gè)報(bào)文段一起進(jìn)行發(fā)送, 但是到底該怎么決定多少個(gè)報(bào)文段一起發(fā)送呢呢？
于是他們?cè)谏厦婺Ｊ降幕A(chǔ)上，做出了一些改進(jìn)：滑動(dòng)窗口，接收方認(rèn)為狀態(tài)好（窗口比較大）的時(shí)候, 讓發(fā)送方每次多發(fā)一點(diǎn)；接收方認(rèn)為狀態(tài)不好（窗口比較?。┑臅r(shí)候，讓發(fā)送方每次少發(fā)送一點(diǎn)，起到一個(gè)流量控制的作用，限制發(fā)送方的速度。
學(xué)生告訴老師，我一次性可以接收 10 個(gè)報(bào)文段
老師說 "危樓高百尺，手可摘星辰"，學(xué)生說 "危樓高百尺，手可..."（3 個(gè)報(bào)文段丟失，返回 ”可" 的確認(rèn)應(yīng)答，一共確認(rèn)了 7 個(gè)報(bào)文段，老師的可用窗口右移，窗口中現(xiàn)在還有 “摘星辰” 3 個(gè)報(bào)文段）
學(xué)生說，我狀態(tài)不行，一次性現(xiàn)在只能接收 5 個(gè)報(bào)文段（流量控制，縮小窗口）
老師說 "不敢"（窗口中還有 “摘星辰” 3 個(gè)報(bào)文段，所以只能發(fā)送 2 個(gè)），學(xué)生說 "確認(rèn)"
老師一直沒有收到 "摘星辰" 的確認(rèn)，于是重新說了一遍，學(xué)生說 "確認(rèn)"
（可用窗口恢復(fù)為 5 個(gè)）老師說 "恐驚天上人"，......
心之所向，素履以往，我是小牛肉，小伙伴們下篇文章再見 ??