TCP的MACK（重复确认）与快速重传机制详解 1. 问题背景 在TCP通信中，接收方每收到一个数据段，会回复一个ACK（确认）报文，告知发送方“已成功接收某个序列号之前的数据”。但如果接收方收到乱序的数据段（例如先收到序列号1000-2000的数据，却未收到序列号500-1000的数据），可能会触发 重复确认（Duplicate ACK） ，进而引发 快速重传（Fast Retransmit） 。 2. 重复确认（Duplicate ACK）的产生 假设发送方连续发送3个数据段： 段1: Seq=1000, Len=1000 段2: Seq=2000, Len=1000 段3: Seq=3000, Len=1000 若接收方收到段1（Seq=1000）后，回复ACK=2000（期望下一个序列号为2000）。但段2因网络延迟未到达，而段3先到达： 接收方检查段3的Seq=3000，发现不是期望的Seq=2000，于是立即回复 ACK=2000 （重复之前的确认号）。 重复ACK的含义是：“我仍然在等待序列号2000的数据，请尽快补发”。 关键规则 ： 只有收到 乱序且不重复 的数据段时，才会发送重复ACK。 重复ACK的确认号总是等于当前已连续接收的最大序列号+1（即期望的下一个序列号）。 3. 快速重传的触发条件 发送方收到 3个或以上重复ACK 时，会认为该ACK对应的数据段已丢失（而非延迟），并立即重传该数据段，无需等待超时计时器（RTO）到期。这一机制称为 快速重传 。 为什么是3个重复ACK？ 1个重复ACK可能因网络乱序偶然触发。 连续3个重复ACK表明后续数据段能正常到达，但中间某个段极可能丢失（排除短暂乱序）。 这一阈值平衡了误判风险和重传速度。 4. 快速重传的详细流程 步骤1：检测重复ACK 发送方维护一个“重复ACK计数器”，每收到一个重复ACK，计数器加1。 步骤2：触发重传 当计数器达到3时： 立即重传重复ACK对应序列号的数据段（如上例中的Seq=2000段）。 进入 快速恢复（Fast Recovery） 阶段（见后续说明）。 步骤3：更新拥塞控制 传统TCP（Tahoe版本）会直接将拥塞窗口（cwnd）设为1，进入慢启动。 改进版TCP（Reno等）会执行快速恢复，避免过度降低传输效率。 5. 快速恢复机制简介 在快速重传后，发送方执行快速恢复： 将拥塞窗口减半（cwnd = cwnd/2），并设置慢启动阈值（ssthresh）= cwnd。 每收到一个重复ACK，将cwnd略微扩大（模拟新数据被确认），维持流量发送。 当收到新数据的ACK时，退出快速恢复，将cwnd设为ssthresh，进入拥塞避免阶段。 6. 示例场景 假设发送方窗口内有数据段Seq=1000~4000，段2000丢失： 接收方收到段1000后回复ACK=2000。 收到段3000（乱序）时，回复重复ACK=2000。 收到段4000（乱序）时，再次回复重复ACK=2000。 发送方收到第3个重复ACK=2000后，立即重传段2000。 接收方收到段2000后，回复ACK=5000（确认所有连续数据）。 7. 与超时重传的对比 | 特性 | 快速重传 | 超时重传（RTO超时） | |----------------|--------------------------|--------------------------| | 触发条件 | 3个重复ACK | 超时计时器到期 | | 响应速度 | 快（无需等待超时） | 慢（至少等待一个RTO） | | 对拥塞的判断 | 轻度拥塞（个别包丢失） | 严重拥塞（链路或路由问题） | | 窗口调整策略 | 快速恢复（cwnd减半） | 慢启动（cwnd重置为1） | 8. 总结 重复ACK是TCP应对乱序或丢包的重要信号。 快速重传通过重复ACK提前触发重传，减少对超时机制的依赖，提升传输效率。 结合快速恢复机制，可在避免拥塞恶化的同时维持较高吞吐量。