TCP 流量控制

流量控制的功能就是让发送方的发送速率不要太快，以便让接收方来得及接收，因此可以说流量控制是一个速度匹配服务（匹配发送方的发送速率与接收方的读取速率）。

真题考过利用接收窗口实现流量控制的过程（2016、2021）。做这类题的核心是一个区间：发送方能发的字节，从确认号开始，长度为窗口值，再扣掉其中已经发过的。 本页两道错题，一道就是这个区间（2021），另一道是窗口为零时靠什么计时器打破僵局。

机制

接收窗口

TCP 利用滑动窗口机制来实现流量控制，滑动窗口的基本原理已在第 3 章中介绍过（3.4.1），这里要介绍的是 TCP 如何使用窗口机制来实现流量控制。TCP 要求接收方维持一个接收窗口（rwnd），接收方根据当前接收缓存的大小，动态地调整接收窗口的大小，其大小反映了接收方的容量。接收方将其放在 TCP 报文段首部中的”窗口”字段，以通知发送方。发送方的发送窗口不能超过接收方给出的接收窗口值，以限制发送方向网络注入报文的速率。

利用可变窗口进行流量控制

王道的例子（利用接收窗口实现流量控制的过程 2016、2021 年考过）：假设数据只从 A 发往 B，而 B 仅向 A 发送确认报文段，则 B 可通过设置确认报文段首部中的窗口字段来将 rwnd 通知给 A。rwnd 即接收方允许连续接收的能力，单位是字节。发送方 A 总是根据最新收到的 rwnd 值来限制自己发送窗口的大小，从而将未确认的数据量控制在 rwnd 大小之内，保证 A 不会使 B 的接收缓存溢出。设 A 向 B 发送数据，在连接建立时，B 告诉 A：“我的接收窗口 rwnd=400”。

sequenceDiagram
  participant A as 主机 A
  participant B as 主机 B
  A->>B: seq=1, DATA（1～100）
  A->>B: seq=101, DATA（101～200）
  A-xB: seq=201, DATA（丢失）
  B-->>A: ACK=1, ack=201, rwnd=300
  Note over A: 允许发送 201～500 共 300 字节
  A->>B: seq=301, DATA（301～400）
  A->>B: seq=401, DATA（401～500）
  Note over A: 不能再发送新数据
  A->>B: seq=201, DATA（超时重传）
  B-->>A: ACK=1, ack=501, rwnd=100
  Note over A: 允许发送 501～600 共 100 字节
  A->>B: seq=501, DATA（501～600）
  B-->>A: ACK=1, ack=601, rwnd=0
  Note over A: 不允许再发送

接收方 B 进行了三次流量控制，这三个报文段都设置了 ACK=1，只有在 ACK=1 时确认号字段才有意义。第一次把窗口减到 rwnd=300，第二次又减到 rwnd=100，最后减到 rwnd=0，即不允许发送方再发送数据。这使得发送方暂停发送的状态将持续到 B 重新发出一个新的窗口值为止。

注意第一次流量控制后 A 的状态：ack=201、rwnd=300 允许的是 201～500；A 已经发过 201～200 之外的哪些？201 号报文段丢失尚未确认，仍在窗口内，所以 A 能发的新数据只剩 301～500。窗口的左端由确认号决定，与”哪些报文段已经发过”无关。

持续计时器

TCP 为每个连接设有一个持续计时器，只要发送方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。若计时器超时，就发送一个零窗口探测报文段，而对方就在确认这个探测报文段时给出现在的窗口值。若窗口仍然为零，则发送方收到确认报文段后就重新设置持续计时器。

之所以需要它，是因为接收方后来发出的”窗口已打开”的报文段可能丢失：接收方在等数据，发送方在等窗口，双方会一直等下去，形成死锁。持续计时器让发送方主动去问。

传输层与数据链路层的流量控制

	传输层（TCP）	数据链路层
范围	端到端，即两个进程之间	两个中间的相邻节点之间
窗口大小	可以动态变化	不能动态变化

计算模板

发送方还能发送哪些字节

1. 确定窗口左端：最近收到的确认号 。
2. 确定窗口大小：（只给了 rwnd 时就取 rwnd；cwnd 见 5.3.6）。
3. 窗口覆盖的序号为 。
4. 扣掉其中已经发送过（尚未确认）的部分，剩下的就是还能发送的序号范围；对应的字节数就是”还可以发送的最大字节数”。

边界

错题复盘：收到零窗口通知后启动的是持续计时器

王道 5.3.7 第 14 题：TCP 利用滑动窗口来实现流量控制，只要发送方收到对方的零窗口通知，就启动（ ）计时器。若计时器超时，就发送一个零窗口探测报文段，以试图获得对方的窗口值（A. 重传　B. 保活　C. 时间等待　D. 持续）。答案 D。

TCP 为每个连接设有一个持续计时器，只要发送方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器；超时就发零窗口探测报文段，对方在确认时给出现在的窗口值。

TCP 的四种计时器各管一件事，容易混：重传计时器管报文段丢了没有（5.3.4）；持续计时器管零窗口；保活计时器管对方主机还在不在；时间等待计时器管 TIME-WAIT 的 2MSL（5.3.3）。

错题复盘：还能发送的字节 = 窗口（从确认号算起）− 已发送但未被确认的

2021 年统考真题（王道 5.3.7 第 57 题）：设主机甲通过 TCP 向主机乙发送数据，部分过程如上图所示。甲在 时刻发送一个序号 seq=501、封装 200B 数据的段，在 时刻收到乙发送的序号 seq=601、确认序号 ack_seq=501、接收窗口 rcvwnd=500B 的段，则甲在未收到新的确认段之前，可以继续向乙发送的数据序号范围是（A. 501～1000　B. 601～1100　C. 701～1000　D. 801～1100）。答案 C。

主机甲发送 200B 数据的段后，继续发送数据的段的序号 seq=701。因为甲收到乙发来的确认序号为 501、接收窗口为 500B 的段，即从序号 501 开始，甲累积还能发送 500B 的数据；因为甲此时已发送从序号 501 开始的 200B 数据，所以甲在未收到新的确认段之前，还能发送的数据字节数为 B，还能发送的数据序号范围是 701～1000。

两处容易被带偏：① 乙的确认序号仍是 501，说明乙还没有确认甲刚发出的那 200B，但这 200B 已经占掉了窗口，不能重复计算；② 乙报文段自己的 seq=601 是乙这个方向的序号，与甲能发多少毫无关系——选 B、D 都是把它当成了窗口的左端。

窗口从确认号算起。 窗口字段表示”从本报文段的确认号开始，还能接收多少字节”，不是从已发送数据的末尾开始。

窗口为零时仍可发送零窗口探测报文段和紧急数据。 零窗口只是不允许发送普通的新数据（5.3.2）。

流量控制由接收方决定发送量，拥塞控制由发送方自己检测网络决定。 两者同时存在时，发送窗口取两者较小值。

TCP 的窗口能动态变化，链路层的窗口不能。 这是两层流量控制的主要区别。

口径差异：零窗口探测报文段带不带数据

教材口径：持续计时器超时后，发送方发送一个零窗口探测报文段，对方在确认时给出现在的窗口值。

标准口径：零窗口探测报文段通常只携带 1 字节的数据（或者重发窗口外的 1 字节），这样接收方必须对它作出确认，从而带回当前的窗口值。探测的间隔也会按指数退避逐渐增大。

考试按教材口径作答。

对照速查

说法	对错
流量控制是让发送方的速率与接收方的读取速率匹配	✅
发送窗口可以超过接收方给出的接收窗口	❌
rwnd 的单位是报文段	❌（字节）
窗口值从确认号算起	✅
收到零窗口通知后启动重传计时器	❌（持续计时器）
持续计时器超时后发送零窗口探测报文段	✅
TCP 的流量控制是相邻节点之间的	❌（端到端）
数据链路层滑动窗口的大小可以动态变化	❌

考点

• 接收窗口 rwnd 放在窗口字段中；发送窗口 ≤ rwnd
• 可变窗口的例子：确认号定左端、窗口值定长度（2016、2021）
• 持续计时器与零窗口探测报文段
• TCP 与链路层流量控制的区别：端到端、窗口可变

链接

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