Network - TCP Flow Control
Created by : Mr Dk.
2021 / 03 / 09 14:27
Nanjing, Jiangsu, China
延时确认
TCP 并不对每个接收到的报文都返回 ACK。利用 TCP 的累积 ACK，就可以实现确认。累积确认允许 TCP 延迟一段时间发送 ACK，以便将几个相同方向上的确认信息结合发送，批量传输。比如，需要确认 111、112、113 三个报文，本需要三个 ACK；当 TCP 累积到收到 113 后，只发送一条 113 的 ACK，就可以顺带确认前两个报文。
延时 ACK 可以减少 ACK 的传输数目，一定程度上可以减轻网络负载。当然，TCP 也不能任意延长 ACK，否则对方会无任务数据丢失，从而引发不必要的重传。
窗口管理
TCP 采用可变滑动窗口实现流量控制。每个 TCP 报文 (除了连接建立之初的 SYN) 都包含以下信息：
- 有效序列号 (Seq)
- 确认号 (ACK)
- 窗口大小 (窗口通告信息)
数据接收方会为即将到来的新数据预留存储空间，随着空间中的数据不断被应用程序读取，有不断被发送方填满，窗口大小保持不变；当应用程序忙于其它事情而来不及读取存储空间中的数据时，留给发送方的存储空间将越来越小，直至为 0，TCP 需要采取策略完全停止新数据的发送。
TCP 连接收发数据量由一组窗口来维护。每个 TCP 活动连接的两侧都维护者发送窗口和接收窗口。
发送窗口如下所示：
Left Right
| <--------- Offered Window ---------> |
... 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | 11 12 13 14 15 16 17 18 | 19 20 21 22 23 ... | ...
| <- Sent, Confirmed -> | <- Sent, Unconfirmed -> | <- Ready to Send -> | <- Unable to Send ->
TCP 以字节为单位维护窗口结构。由接收方提供的窗口被称为 提供窗口 (Offered Window)，表示接送方的接收能力有多少。发送方计算除了已经发送出去但没有收到确认的信息的字节以外，还可以发送多少字节，也就是上图中 Ready to Send 的部分。
当发送方接收到接收方的 ACK 确认时，将会使窗口左边界右移。保证窗口左边界之前的字节全部都已经被接收方确认。当接收方接收到的数据被应用程序处理以后，接收方的可以缓存变大，那么将会通告发送方，使其窗口的右边界右移，窗口也随之变大。当左右边界同时右移而窗口大小不变时，就好像窗口在滑动一样。
当接收方来不处理数据时，发送方的可用窗口将越来越小，直到窗口左右边界相等。此时发送方不能发送任何新数据，发送方将开始 探测 对方的窗口，伺机重新增大窗口。发送端采用一个 持续计时器，在超时时发送探测报文查询接收端，并强制要求接收端返回 ACK (其中包含窗口大小)。当接收端重新获得可用空间时，将会给发送端传输 窗口更新 的报文。TCP 会对这个报文的丢包进行处理，防止双方的无限等待。
接收窗口的结构更为简单：
Left Right
| <-- Receiving Window --> |
... 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 | 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | 21 22 ...
| <- Received, Confirmed -> | <----- UnReceived -----> | <- Unable to Receive ->
其中，接收窗口表示当前可以被用于接收的空间。一旦接收到序列号等于窗口左边界的数据后，窗口的左边界将会右移。如果接收到序列号低于窗口左边界的数据，则被认为是重复的数据而被丢弃；接收到序列号大于窗口有边界的数据则被认为暂时超出了接收能力，也会被丢弃。
References
TCP/IP 详解 - 卷 1：协议