TCP的MACK（重复确认）与快速重传机制详解 1. 问题背景 TCP通过确认（ACK）机制保证可靠传输。当接收方收到数据后，会发送ACK确认已正确接收。但若数据包丢失或乱序，接收方可能重复发送相同的ACK（即重复确认，Duplicate ACK），触发发送方的快速重传（Fast Retransmit）机制，而非等待超时重传（Timeout Retransmit）。 2. 重复确认（MACK）的产生场景 重复确认在以下情况发生： 数据包丢失 ：假设发送方发送序列号为1、2、3、4的包，但包3丢失。接收方收到包4时，发现序列号不连续，会再次发送对包2的ACK（即重复确认包2）。 数据包乱序 ：若包3延迟到达，包4先到，接收方同样会重复确认包2。 关键规则 ： TCP接收方按序列号顺序确认数据。若收到乱序包，会立即发送最后一次正确接收的序列号的ACK（例如连续收到包2后收到包4，则重复发送ACK 3）。 重复ACK的确认号（Acknowledgment Number）始终相同，表明接收方期望的下一个字节序列号。 3. 快速重传的触发条件 TCP通过重复ACK的数量判断是否触发快速重传： 阈值设定 ：通常连续收到3个重复ACK（即总共4个相同ACK，包括初始ACK）时，认为数据包丢失。 触发逻辑 ： 发送方收到第3个重复ACK时，立即重传丢失的包，无需等待超时定时器（RTO）到期。 例如：若ACK 3重复出现3次，发送方直接重传包3。 为什么是3次？ 1次重复ACK可能是乱序导致，2次可能仍是短暂乱序，3次则大概率是丢包（平衡敏感性与误判风险）。 4. 快速重传的后续操作：快速恢复 快速重传后，TCP进入 快速恢复 阶段（而非慢启动），避免因重传导致吞吐量骤降： 拥塞窗口调整 ： 将拥塞窗口（cwnd）减半（乘以1/2），并设置慢启动阈值（ssthresh）为当前cwnd的一半。 新增3个包（因3个重复ACK表明有3个包已离开网络），将cwnd临时扩大至 ssthresh + 3 （允许发送新数据）。 重传与确认 ： 重传丢失包后，若收到新ACK（确认重传包及后续数据），将cwnd恢复至ssthresh，进入拥塞避免阶段。 5. 示例流程（包3丢失） 发送方发送包1-5，接收方确认ACK 2（包1已接收）。 包3丢失，包4、5到达接收方，接收方每次收到乱序包均回复ACK 2（重复3次）。 发送方收到第3个重复ACK 2时，立即重传包3。 接收方收到包3后，发送ACK 6（确认包3-5），发送方恢复正常传输。 6. 与超时重传的对比 | 特性 | 快速重传 | 超时重传 | |---------------|----------------------------------|---------------------------| | 触发条件 | 3个重复ACK | 超时定时器到期 | | 响应速度 | 快（无需等待RTO） | 慢（依赖RTO，通常≥200ms） | | 拥塞控制 | 进入快速恢复，cwnd减半 | 进入慢启动，cwnd重置为1 | | 网络影响 | 对吞吐量影响较小 | 大幅降低吞吐量 | 7. 优化与扩展 SACK（选择性确认） ：允许接收方告知发送方具体哪些数据块已收到，避免重传全部数据，提升效率。 早期重传 ：在部分场景下（如短连接），可调整重复ACK阈值（如设为2）以进一步降低延迟。 通过以上机制，TCP在保证可靠性的同时，显著减少了重传延迟，适应动态网络环境。