TCP的那些事（二）
TCP重传机制
TCP 要保证所有的数据包都到达，就必须要采取重传机制，注意：接收端给发送端的ACK只能确定最大连续的包，比如，发送端发送了1，2，3，4，5个数据包，但是接收端只收到了1，2，所以ACK = 3，然后收到了4（这时候3还没有收到），此时的TCP会怎么办呢？正如前面所说的，Sequence Number都是以字节数为单位的，所以ACK的时候不能跳着确认，只能确认最大的连续收到的包，不然发送端就认为之前的都收到了。
超时重传机制
一种是不回ACK死等3，当发送方收不到对方的ACK超时后，会重传3，一旦接收方收到了3，会ack4，表示3和4都收到了，但是这种方式有个严重的问题就是如果一味的死等3，这样4和5也相当于处于死等状态，所以这个时候如果4和5先收到了，那么发送方也完全不知道发生了什么。而且有可能会导致4和5的重传。
对此，有两种选择：
1.仅仅重传timeout的包，上面的数据包3.
2.重传timeout包后的所有数据包，也就是要重传3，4，5这三个数据包。
这两种方式各有优劣，第一种方式会节省宽带，但是慢；第二种方式会浪费宽带，也可能存在一些无用功，单数速度稍微快一点，但总体来说都不好，因为要等待timeout，这个timeout我们并不能具体确定，可能会很长。
快速重传机制
于是，TCP引入了一种叫做FAST Retransmit的方法，这种方法不以时间驱动，而是以数据驱动，如果发送方的数据包没有连续到达，就ACK那个可能丢失了的包，如果连续三次的ACK都是这个数据，就重传。FAST Retransmit的好处是不用等timeout了再重传。
比如：如果发送方发送了1，2，3，4，5五份数据包，第一份接收方接收到了ACK2，由于某些原因2没有收到，过了一会3收到了，还是ack2,一会4，5也受到了还是ack2，三次ack = 2以后，发送端知道2没有收到，于是就重发2，这一次数据包2收到了，由于3，4，5都已经收到了，于是ack6。可以参照下图：
FAST Retransmit只解决了一个问题，就是timeout的问题，但是是仅仅重发ack的数据报，还是重发所有的数据报这个问题依然没有解决，因为2没有收到，3，4，5收到了之后ack2，发送端根本不知道这三个连续的ack是谁发回来的，也许发送端发了20个数据，而ack是10，16，20传回来的呢，测可能导致重传从2到20的所有数据包（这就是某些TCP实际的实现），所以快速重传机制是一把双刃剑。
SACK方法
另外一种更好的方式：（Selective Acknowledgment (SACK)）这需要再TCP头里面加一个SACK的东西，ACK还是FAST
Retransmit的ACK，SACK则是汇报收到的数据碎版。示意图：
这样，发送端就可以根据SACK的数据知道那些数据到了，那些数据还没有到，所以这是对快速重传机制的一种优化，当然，这个协议需要两边都支持，在linux下，可以设置tcp_sack这个参数带开这个功能。（linux2.4以后默认打开）。
这里还要注意一个问题就是接收端Reneging,所谓Reneging就是接收端有权把已经报给发送端的sack里的数据丢掉，这样干是不被鼓励的，这个事会把问题复杂化，但是，接收方这么做可能会存在极端情况，比如，接收端要把内存给更重要的东西，所以发送方也不能完全依赖Sack，还是要依赖ACK，还要维护Timeout,如果后续ACK的值始终没有增长，就把SACK的东西重传，另外接收端永远不能把Sack的包标记为ack。
注意：sack消耗发送方的资源，如果攻击者给数据发送方一堆sack的选项，这可能导致发送方要重传甚至遍历已经发出去的所有数据，这会消耗很多发送方的资源。
Duplicate Sack（重复收到数据的问题）
又叫做D_Sack，其主要用sack来告诉发送方那些数据重复发送了，D_Sack用Sack第一段来做标记。
1.如果SACK的第一段被ACK的范围所覆盖，这种情况叫做D_Sack.
2.如果Sack的第一段的范围被Sack第二段的范围覆盖，这种情况叫做D_Sack。
示例一：
ACK丢包
由上面的图可以看出来，丢了两个ACK所以发送端重传了第一段（3000-3499）于是第三行接收端发现重复收到，所以回了SACK = 3000 - 3500，因为第三行ACK = 4000，意味着收到了4000之前的所有数据，所以这个SACK就是D_SACK.主要告诉发送端接收端收到了重复的数据，而且这样发送端还知道数据吧并没有丢，是ACK丢了。
网络延时
如上图所示：网络包（1000-1499）被延误了，经过下面三次ACK触发了FAST Retransmit，导致发送端重传（1000-1499），但是后面原来1000-1499的包又
传过来了，所以回了一个SACK = 1000-1500，但是ACK已经到了3000所以这个是D_Sack。
可见，引入D_SACK有下面几点好处：
1.可以让发送方知道，到底是数据包丢了，还是ACK包丢了。
2，是不是自己的TIMEOUT太小了，导致重传。
3，网络上出现了先发的包后到的情况（reordering）。
4，网络上是不是把我的数据包复制了。
知道这些东西可以很好的帮助TCP了解网络情况，从而很好的做网络上的流控。
这个功能可以通过设置linux下的tcp_dsack参数开启（linux2.4以后默认开启）。