📖 TCP 的流量控制 (Flow Control)

🎯 课程摘要：TCP 利用滑动窗口 (sliding window) 机制实现流量控制 (flow control)，由接收方根据自身接收缓存的可用空间，通过确认报文段中的窗口字段 RWND 来控制发送方的发送速率。当接收窗口降为零时，需借助持续计时器与零窗口探测报文段打破可能出现的死锁。

📝 详细笔记

1. 流量控制的基本概念

概念定义：流量控制 (flow control) 是接收方根据自己的接收能力（即接收缓存的可用空间大小）来控制发送方发送速率的机制。
解决的问题：防止发送方发送数据太快，导致接收方来不及从接收缓存取走数据，造成接收缓存溢出和数据丢失。
原理解析：
- TCP 客户与服务器通过三报文握手建立连接后，发送方将上层交付的报文视为字节流存入发送缓存，按发送策略取出封装成 TCP 报文段发送。
- 接收方正确接收后将数据暂存接收缓存，应用程序从中读取数据；若应用读取较慢而发送方持续快速发送，则易造成缓存溢出。
⚠️ 重点/考点：流量控制是点对点通信问题，只与特定发送方和接收方之间的流量有关；本质是"接收方控制发送方"。

2. 利用滑动窗口实现流量控制

核心机制：接收方在确认报文段的窗口字段 (RWND) 中通告自己当前的接收窗口大小，发送方据此调整自己的发送窗口 SWND。
关键变量：
变量含义维护方
SWND 发送窗口发送方
RWND 接收窗口（接收缓存可用空间）接收方
工作流程（以主机 A 发送、主机 B 流量控制为例，每报文段携带 100 字节数据）：

累计确认含义：确认号 ACK = N 表示序号 N 之前的数据已全部正确接收，现在期望收到序号 N 及其后续数据。
窗口调整规则：发送方收到确认后，根据确认号 ACK 前移窗口后沿，根据 RWND 调整窗口大小；已发送并收到确认的数据可从发送缓存删除，未收到确认的数据须保留以备超时重传。
⚠️ 重点/考点：本例中主机 B 对主机 A 进行了三次流量控制，RWND 依次为 300 → 100 → 0，体现接收方逐步减小发送方速率。

3. 零窗口探测报文段与持续计时器

死锁问题：当接收方发送零窗口通知后，其接收缓存又有可用空间，于是发送非零窗口通知；若该通知在传输中丢失，则发送方等待非零窗口通知、接收方等待数据，形成互相等待的死锁。
持续计时器 (persist timer)：
- TCP 为每个连接设有持续计时器。
- 只要 TCP 连接的一方收到对方的零窗口通知，就启动持续计时器。
- 计时器超时时，发送一个零窗口探测报文段（仅携带 1 字节数据），对方在确认时给出自己当前的接收窗口值。
- 若接收窗口仍为 0，则重新启动持续计时器；若非零，则打破死锁。
TCP 规定：即使接收窗口值为零，也必须接受零窗口探测报文段、确认报文段以及携带有紧急数据的报文段。
⚠️ 重点/考点：零窗口探测报文段本身也有重传计时器，若丢失会被重传，因此仍能打破死锁。

4. 相关 408 考研真题要点

MSS 含义：TCP 最大报文段长度 MSS 指 TCP 报文段数据载荷的长度，而非整个 TCP 报文段的长度。
真题示例：主机甲向主机乙连续发送两个 MSS（共 2000 字节），乙对第一个 TCP 段确认并通告 RWND=2000；甲收到后窗口前滑，SWND 调整为 2000，还可发送序号 2000~2999 共 1000 字节。答案为选项 A。

💡 核心总结

流量控制是接收方控制发送方的点对点机制，核心手段是确认报文段中的窗口字段 RWND。
发送窗口 SWND 随接收方通告的 RWND 动态调整，实现"按需减速"。
零窗口 + 持续计时器 + 零窗口探测报文段是打破死锁的三件套。
区分 MSS（数据载荷长度）与报文段总长度。

❓ 课后思考 / 经典考题

TCP 流量控制中，若非零窗口通知报文段丢失会产生什么后果？如何解决？
为什么即使接收窗口为零，接收方也必须接受零窗口探测报文段？
（408 真题）主机甲发送窗口为 4000 字节，连续发送两个 MSS 后收到对第一段的确认且通告 RWND=2000，此时甲还可向乙发送多少字节的数据？