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TCP/IP协议栈中的TimeStamp选项 ---转

TCP/IP协议栈中的TimeStamp选项 TCP应该是以太网协议族中被应用最为广泛的协议之一,这里就聊一聊TCP协议中的TimeStamp选项。这个选项是由RFC 1323引入的,该C建议提交于1992年,到今天已经足足有20个年头。不过相信大部分程序猿对这个建议还是相当陌生。 要理解为啥需要用TimeStamp选项,还需要从TCP协议的几个基本设计说起。 TCP协议的几个设计初衷,以及引发的问题: 1. 协议规定收端不需要响应每一个收到的数据报文,只需要收到N个报文后,向发端回复一个ack报文即可。 这样的规定是为了提高通讯的效率,但是也引入了几个问题: A. 发端发出报文后,到底多久能够收到ack是不确定的。 B. 万一ack报文丢失了,判断需要重发的timeout时间也很难确定。 2. TCP报文中,标示Sequence号的地址长度为32位。 这就限制了发端最多一次发送2^30长度的数据,就必须等待ack信号。为啥呢?在这个链接里有一些详细的讨论。 然而对于超高速以太网(1000M以至于10G),这样会影响TCP连接的转发效率。 为解决上面提到的问题,TimeStamp选项主要有两个用途: 1. 测量TCP连接两端通讯的延迟(Round Trip Time Measurement) 有了RTTM机制,TCP的两端可以很容易的判断出线路上报文的延迟情况,从而制定出一个优化的发包间隔和报文TimeOut时间,从而解决了第一个问题。 2. 处理Sequence号反转的问题(Protect Against Wrapped Sequence Numbers)。 TCP收端收到一个数据报文后,会先比较本次收到报文的TimeStamp和上次收到报文的TimeStamp。如果本次的比较新,那么可以直接判断本次收到的报文是新的报文,不需要进行复杂的Sequence Number Window Scale计算,从而解决了第二个问题。 然而,RFC1323建议还存在一些隐患。 建议中定义TimeStamp增加的间隔可以使1ms-1s。如果设备按照1ms的速度增加TimeStamp,那么只要一个TCP连接连续24.8天(1ms*2^31)没有通讯,再发送报文,收端比较本次报文和上次报文TimeStamp的动作就会出错。(问题1) (注:TCP协议中并没有定义KeepAlive。如果应用层代码不定义超时机制,TCP连接就永远不会中断,所以连续24.8天不通讯的情况是却有可能发生的。) 引用Linux相关代码:((s32)(tp->rx_opt.rcv_tsval - tp->rx_opt.ts_recent) < 0) 比如 tp->rx_opt.rcv_tsval = 0x80000020, tp->rx_opt.ts_recent = 0x10 ((s32)(tp->rx_opt.rcv_tsval - tp->rx_opt.ts_recent) = (s32)0x80000010,是一个负数,必然小于0。 如果解决问题1呢? 已知按照RFC1323的规定,按照最快TimeStamp增加的速度,也需要24.8天TImeStamp才有可能发生反转。 如果((s32)(tp->rx_opt.rcv_tsval - tp->rx_opt.ts_recent) < 0)判断成立,还可以再用本地收到报文的本地TimeStamp减去上一次收到报文的本地TimeStamp。如果时间大于24.8天,那么就是TimeStamp发生了反转;否则就不是反转的情况。这样做是不是就万无一失了呢?不一定! 别忘了本地TimeStamp的计数器也是个32位,也可能会翻转的。(问题2) 举个极端的例子:假设TCP两端设备的TimeStamp增加间隔不一致,A为1ms,B为10ms。TCP连接连续248天没有通讯;这个时候B向A发送了一个数据报文。 此时B发送给A的TCP报文中的TimeStamp,正好发生了翻转。然而由于A的计数器是每1ms加一的,248天时间,A的计数器已经归零过5次了。这时候再用本地TimeStamp做判断还是错的。 比较保险的做法是: 如果TCP连接的速度不那么快(2^32/s),本地TimeStamp用最大间隔时间1S。从而规避了(问题2)。 如果TCP连接速度非常快,1S的TimeStamp间隔就有些不合时宜了,可以选小一级,如100ms。如果这时候还会发生连续24800天(为啥是24800天呢)不通讯的情况,除了骂娘以外,我也没办法了。

posted on 2013-02-18 11:32 大龙 阅读(2457) 评论(0)  编辑 收藏 引用


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