停止等待協議
“停止等待”就是發送方在發送完一個分組后停止發送，等待接收方的確認后再繼續發送。
超時重傳
發送方在等待一定時間后如果還沒有收到接收方的確認，此時發送方將認定分組沒有送達，從而重新發送分組。
TCP通過以下的方式實現超時重傳：
- 超時計時器：每發送完一個分組后，tcp都會設置一個超時計時器。超時計時器的超時時間往往要大於報文的平均往返時間。
- 分組副本：發送分組后，tcp會保留分組的副本，只有收到分組的確認后才會清除
- 分組編號：TCP會對每一個分組編號，確認分組和發送的分組編號對應。
連續ARQ協議
如果TCP每發送一個分組就要等待的話，勢必會浪費大量的時間，使得網絡利用率降低。所以TCP采用了連續ARQ的方式，也就是每次發送多個分組，然后使用累積確認的方式確認。
- 累積確認：接收方只對按序到達的最后一個分組發送確認。
假如發送方一次性發送了[1,2,3,4,5]五個分組，接收方只接受到了[1,2,4,5]四個分組。按照按序最后一個的規則，接收方只會發送 2 號分組的確認。發送方將收不到后面三個分組的確認，所以會重傳3,4,5。
累積確認使用了滑動窗口實現，它的優點是不需要對每個分組發送確認，從而減少了網絡開銷。缺點是不能向發送方真實反映收到分組的信息，比如上面例子里，發送方認為 3 號分組以后的都沒有收到，但是接收方其實是收到了4,5號分組的。
以字節為單位的滑動窗口
發送方和接收方分別維護 發送窗口 和 接收窗口 兩個滑動窗口。
發送窗口維護了三個指針p1、p2、p3，它們划分了發送窗口的區域：
- [p1, p2)：等待確認區域，記錄已發送但沒收到確認的分組。
- [p2, p3] ：可用窗口，允許發送但是還未發送的分組。
既然是滑動窗口，那么它的左右邊界應該是能夠移動的，下面來分析發送窗口的左右邊界的移動。
p2前移
p2指針指向的是第一個允許發送但還未發送的分組，所以p2的前移是發送方發送了新的分組。
p1前移
p1指針只有在收到確認后才會移動到被確認分組的下一個分組。
因為采用的累積確認的方式，接收方只會發送按序到達最后一個分組的確認，所以p1的前移可能不止一個分組。
比如向上圖的情況，假如接收方收到了31,32,33三個分組，它只會發送按序到達最后分組的確認，也就是33號分組的確認。此時發送方的p1指針將會直接從31號位置移動到34號位置，也就是收到確認分組的下一個。
p3前移
p3的前移是收到接收方發送的確認報文的窗口字段控制的。
窗口值表示從確認分組號開始到p3的分組數量。比如確認分組號為101，窗口值為200，那么p3就會移動到301的位置。
接收方通過窗口值來控制發送窗口的大小也叫做流量控制，這里不過多介紹。
TCP緩存
TCP既然能夠保留未確認的分組以及按序發送確認，它肯定需要一個內存空間作為緩存，而不是直接用應用進程的內存。
如圖所示，接收方和發送方各自維護了一個緩存，發送窗口和接收窗口都在這個緩存中。首先TCP緩存有以下特點：
- 因為緩存空間和序號有限，TCP緩存是循環使用的，是一個環形的結構。
- 滑動窗口只是緩存的一部分，已經確認的數據會被刪除。
發送緩存和接收緩存結構相同但是作用不同。
發送緩存
- 緩存應用程序讓TCP發送的數據
- 暫存已經發送但未收到確認的數據
接收緩存
- 暫存未按序到達的數據
- 緩存按序到達但沒有被應用程序讀取的數據
總結
- TCP可靠傳輸的原理是超時重傳和連續ARQ
- 超時重傳時間大於分組平均往返時間
- 連續ARQ采用了累積確認的方式發送確認
- TCP通過發送窗口和接收窗口實現可靠傳輸
- 發送窗口大小受到接收方的窗口值控制
- 滑動窗口是TCP緩存的一部分，TCP緩存是一個環形結構，還負責緩存應用程序數據