溫習tcp知識

 

什麼是TCP

TCP是一種面向連線（連線導向）的、可靠的、基於位元組流的運輸層（Transport layer）通訊協議;

在簡化的計算機網路OSI模型中，它完成第四層傳輸層所指定的功能，UDP是同一層內另一個重要的傳輸協議

全雙工模式

telnet/ssh/ftp/http都建立在TCP上

 

三次握手協議

建立連線

連線方 SYNà  接收方

   ßSYN|ACK

     ACK à

 

關閉連線

連線方 FINà 接收方

   ßFIN|ACK

    FIN|ACK à 接收方關閉

  Time_wait後連線方自動關閉

 

 

MTU

對IP包分片,，通常與通訊介面有關；

乙太網最大MTU為1500，jumboFrames支援最大支援9000

 

round  trip time(RTT)：一個資料包從傳送到確認被接收所需時間

retransmission timeout(RTO)：等待ACK超時重新傳輸資料包，最小200ms 

TCP Receive Window(RWIN)：—接收端在通知傳送者之前可接收的資料包大小；

視窗大小取決於接收端為此TCP連線分配的記憶體大小，同時傳送端也需相應設定，因為被髮送的資料在被確認接收前，一直快取在sender的記憶體中，以便接收失敗時重新傳送；

bandwidth-delay product(BDP)：即在傳送和接收端之間正在傳輸的資料最大bit；高效能的網路都有很大的BDP，假定某鏈路頻寬10 Gbit/s，延遲RTT為0.5s，則其BDP= 0.5 * 10G bit= 5G bit= 625 MB;

效能限制

使用TCP通訊協議的鏈路，其吞吐量除了頻寬外，還受TCP視窗和網路延遲的影響；

根據木桶原理，任何一點都可能成為鏈路的瓶頸；

例如，某鏈路頻寬為1G，網路延遲為30ms，預設的TCP視窗為64KB；

則其實際吞吐量= min(band width, window size/round trip time) = min(1G, 65536/0.03) = min(1G, 17.4M) = 17.4M

為了提高頻寬利用率，需要提升window size或降低RTT，但是後者遠比前者困難的多；

提升window size需要用到TCP window scale option，可以讓TCP接收視窗超過65535位元組上限，Linux 2.6.8預設開啟此功能tcp_window_scaling；

根據上述公式可反推出TCP window size = bandwidth * RTT = 1 000 000 000 bps * 0.03 s= 30 000 000 bits/8 = 3 750 000 Bytes

 

注：這些buffer必須位於記憶體中，不可swap；而且傳送端也需要設定同樣大小的視窗，因為在確認接收前必須將其保留於記憶體中，以便傳送失敗時重發；

另外，任何的包丟失都會導致整個視窗所有包重新傳輸(除非使用了selective acknowledgement)

http://bradhedlund.com/2008/12/19/how-to-calculate-tcp-throughput-for-long-distance-links/

 

相應引數

 

[oracle@justin ipv4]$ pwd

/proc/sys/net/ipv4

tcp_window_scaling

啟用window scale，將視窗上限從64K提升為更高

tcp_moderate_rcvbuf

自動調整接收緩衝

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_moderate_rcvbuf

1

 

tcp_wmem/tcp_rmem

設定TCP連線接收和傳送快取的大小，依次為min/default/max

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_wmem

4096    16384   4194304

[oracle@justin ipv4]$ more  tcp_rmem

4096    87380   4194304

 

tcp_sack

啟用selectivty acknowledgment，一旦發生丟包只需傳送丟失的部分，而不用將整個視窗的包全部重傳

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_sack

1

tcp_syn_retries

定義SYN重試次數，可一定程度上防止syn flood攻擊

SYN flood攻擊

向伺服器發起tcp連線請求，在伺服器回發SYN+ACK之前斷線，導致伺服器在一定時間內重發直至超時；

如果惡意攻擊者大量模擬這種操作，伺服器會維護一個非常大的半連線列表從而耗盡CPU資源設定導致堆疊溢位；

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_syn_retries

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