TCP重传

为什么TCP存在重传
TCP是一种可靠的协议，在网络交互的过程中，由于TCP报文是封装在IP协议中的，IP协议的无连接特性导致其可能在交互的过程中丢失，在这种情况下，TCP协议如何保障其传输的可靠性呢？

T C P通过在发送数据报文时设置一个超时定时器来解决这种问题，如果在定时器溢出时还没有收到来自对端对发送报文的确认，它就重传该数据报文。

导致重传的常见状况
1 数据报传输中途丢失

发送端的数据报文在网络传输的过程中，被中间链路或中间设备丢弃，这个过程如下图所示：
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2 接收端的ACK确认报文在传输中途丢失

发送端发送的数据报文到达了接受端，接受端也针对接收到的报文发送了相应的ACK确认报文，但是，这个ACK确认报文被中间链路或中间设备丢弃了，该过程如下图所示：
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3 接收端异常未响应ACK或被接收端丢弃

发送端发送的数据报文到达了接收端，但是，接收端由于种种原因，直接忽略该数据报文，或者接收到报文但并没有发送针对该报文的ACK确认报文，这个过程如下图所示：

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TCP重传间隔时间和TCP重传次数
一般TCP报文的重传超时时间

TCP重传时间间隔有着多种不同的算法，最常见的就是《TCP/IP详解卷1》中关于超时重传的算法。具体算法不再赘述，请大家参考《TCP/IP详解卷1》第21章《TCP的超时与重传》。

SYN报文重传间隔时间

在实际情况下，由于SYN报文是TCP连接的第一个报文，如果该报文在传输的过程中丢弃了，那么发送方则无法测量RTT，也就无法根据RTT来计算RTO。因此，SYN重传的算法就要简单一些，SYN重传时间间隔一般根据系统实现的不同稍有差别，windows系统一般将第一次重传超时设为3秒，以后每次超时重传时间为上一次的2倍，如下图所示：
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报文重传的次数

TCP报文重传的次数也根据系统设置的不同而有区分，有些系统，一个报文只会被重传3次，如果重传三次后还未收到该报文的确认，那么就不再尝试重传，直接reset重置该TCP连接，但有些要求很高的业务应用系统，则会不断的重传被丢弃的报文，以尽最大可能保证业务数据的正常交互。

重传对业务应用的影响
1 保障了业务的可靠性

TCP的重传存在原因就是为了保障TCP的可靠性，正是由于TCP存在重传的机制，那些基于TCP的业务应用在网络交互的过程中，不再担心由于丢包、包损坏等导致的一系列应用问题了。

2  反映网络通讯的状况

由于IP协议的不可靠性和网络系统的复杂性，少量的报文丢失和TCP重传是正常的，但是如果业务交互过程中，存在大量的TCP重传，会严重影响业务系统交互的效率，导致业务系统出现缓慢甚至无响应的情况发生。

一般而言，出现大量TCP重传说明网络通讯的状况非常糟糕，需要站在网络层的角度分析丢包和重传的原因。

在实际的分析过程中，我们如何确认一个TCP报文是重传报文
在实际的数据交互过程中，重传报文一般具有以下两个特征：一是TCP交互序列号突然下降，二是其在TCP报头中的序列号、数据长度、应用数据等参数跟前面某TCP报文一致。

1 序列号突然下降（一般是TCP重传）

在TCP报文传输的过程中，因为其需要不断的交互应用数据，因此，TCP报文的序列号会不断的变大。正常情况下，TCP序列号不会出现下降的情况，出现序列号下降，一般都是TCP的重传报文导致的。如下图所示：
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在上图中，服务器端交互的TCP报文序列号从24481开始一直处于不断上升的趋势，但是服务器的第六个TCP报文序列号却突然下降为20161，这个情形，基本上可以肯定这第六个TCP报文是前面某个报文的重传报文。

2 根据序列号、长度甚至应用数据等确认是哪一个报文的重传。

在数据交互过程中，一般情况下，TCP重传的报文跟传输中被丢弃的报文在序列号、数据长度、应用字段值上都是一样的，我们可以利用这个特征来确定某个具体的TCP报文是否是前面某个报文的重传。下图是一个客户端存在重传的数据流图：

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在上图中，我们看到客户端第三个报文和第四个报文的序列号（Seq）、下一个序列号（Next Seq）以及载荷长度都是一样的，那么我们可以肯定客户端的第四个报文是客户端第三个报文的重传。

现在很多的网络分析工具的专家诊断系统基本上都可以针对TCP重传直接告警，我们不需要在去深入分析这个过程了，为我们节省了大量的分析时间。