什么是TCP

TCP是一种面向连接（连接导向）的、可靠的、基于字节流的运输层（Transport layer）通信协议;

在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，UDP是同一层内另一个重要的传输协议

全双工模式

telnet/ssh/ftp/http都建立在TCP上

 

三次握手协议

建立连接

连接方 SYNà  接收方

   ßSYN|ACK

     ACK à

 

关闭连接

连接方 FINà 接收方

   ßFIN|ACK

    FIN|ACK à 接收方关闭

  Time_wait后连接方自动关闭

 

 

MTU

对IP包分片,，通常与通信接口有关；

以太网最大MTU为1500，jumboFrames支持最大支持9000

 

round  trip time(RTT)：一个数据包从发送到确认被接收所需时间

retransmission timeout(RTO)：等待ACK超时重新传输数据包，最小200ms http://www.orczhou.com/index.php/2011/10/tcpip-protocol-start-rto/ 

TCP Receive Window(RWIN)：—接收端在通知发送者之前可接收的数据包大小；

窗口大小取决于接收端为此TCP连接分配的内存大小，同时发送端也需相应设置，因为被发送的数据在被确认接收前，一直缓存在sender的内存中，以便接收失败时重新发送；

bandwidth-delay product(BDP)：即在发送和接收端之间正在传输的数据最大bit；高性能的网络都有很大的BDP，假定某链路带宽10 Gbit/s，延迟RTT为0.5s，则其BDP= 0.5 * 10G bit= 5G bit= 625 MB;

性能限制

使用TCP通信协议的链路，其吞吐量除了带宽外，还受TCP窗口和网络延迟的影响；

根据木桶原理，任何一点都可能成为链路的瓶颈；

例如，某链路带宽为1G，网路延迟为30ms，默认的TCP窗口为64KB；

则其实际吞吐量= min(band width, window size/round trip time) = min(1G, 65536/0.03) = min(1G, 17.4M) = 17.4M

为了提高带宽利用率，需要提升window size或降低RTT，但是后者远比前者困难的多；

提升window size需要用到TCP window scale option，可以让TCP接收窗口超过65535字节上限，Linux 2.6.8默认开启此功能tcp_window_scaling；

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

 

注：这些buffer必须位于内存中，不可swap；而且发送端也需要设置同样大小的窗口，因为在确认接收前必须将其保留于内存中，以便发送失败时重发；

另外，任何的包丢失都会导致整个窗口所有包重新传输(除非使用了selective acknowledgement)

 

相应参数

 

[oracle@justin ipv4]$ pwd

/proc/sys/net/ipv4

tcp_window_scaling

启用window scale，将窗口上限从64K提升为更高

tcp_moderate_rcvbuf

自动调整接收缓冲

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_moderate_rcvbuf

1

 

tcp_wmem/tcp_rmem

设定TCP连接接收和发送缓存的大小，依次为min/default/max

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_wmem

4096    16384   4194304

[oracle@justin ipv4]$ more  tcp_rmem

4096    87380   4194304

 

tcp_sack

启用selectivty acknowledgment，一旦发生丢包只需传送丢失的部分，而不用将整个窗口的包全部重传

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_sack

1

tcp_syn_retries

定义SYN重试次数，可一定程度上防止syn flood攻击

SYN flood攻击

向服务器发起tcp连接请求，在服务器回发SYN+ACK之前断线，导致服务器在一定时间内重发直至超时；

如果恶意攻击者大量模拟这种操作，服务器会维护一个非常大的半连接列表从而耗尽CPU资源设置导致堆栈溢出；

[oracle@justin ipv4]$ more tcp_syn_retries

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