TCP的SACK选项功能

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-13746440-id-3282565.html

TCP通信时，如果发送序列中间某个数据包丢失，TCP会通过重传最后确认的包开始的后续包，

这样原先已经正确传输的包也可能重复发送，急剧降低了TCP性能。为改善这种情况，发展出
SACK(Selective Acknowledgment, 选择性确认)技术，使TCP只重新发送丢失的包，不用

发送后续所有的包，而且提供相应机制使接收方能告诉发送方哪些数据丢失，哪些数据重发了，

哪些数据已经提前收到等


SACK选项

SACK信息是通过TCP头的选项部分提供的，信息分两种，一种标识是否支持SACK, 在TCP

握手时发送；另一种是具体的SACK信息。


SACK允许选项

类型值为4

       +---------+---------+

       | Kind=4  | Length=2|

       +---------+---------+

该选项只允许在有SYN标志的TCP包中，也即TCP握手的前两个包中，分别表示各自是否支

持SACK

SACK选项

类型值为5

                        +--------+--------+

                         | Kind=5 | Length |

       +--------+--------+--------+--------+

       |      Left Edge of 1st Block       |

       +--------+--------+--------+--------+

       |      Right Edge of 1st Block      |

       +--------+--------+--------+--------+

       |                                   |

       /            . . .                  /

       |                                   |

       +--------+--------+--------+--------+

       |      Left Edge of nth Block       |

       +--------+--------+--------+--------+

       |      Right Edge of nth Block      |

       +--------+--------+--------+--------+

选项长度可变，但由于整个TCP选项长度不超过40字节，实际最多不超过4组边界值

该选项参数告诉对方已经接收到并缓存的不连续的数据块，注意都是已经接收的，发送方可

根据此信息检查究竟是哪个块丢失，从而发送相应的数据块。

   *    Left Edge of Block

        不连续块的第一个数据的序列号

   *    Right Edge of Block

        不连续块的最后一个数据的序列号之后的序列号

表示(Left Edge - 1)和(Right Edge)处序列号的数据没能接收到
SACK的产生

SACK通常都是由TCP接收方产生的，在TCP握手时如果接收到对方的SACK允许选项同时

自己也支持SACK的话，在接收异常时就可以发送SACK包通知发送方

对中间有丢包或延迟时的SACK

如果TCP接收方接收到非期待序列号的数据块时，如果该块的序列号小于期待的序列号，说明

是网络复制或重发的包，可以丢弃；如果收到的数据块序列号大于期待的序列号，说明中间包

被丢弃或延迟，此时可以发送SACK通知发送方出现了网络丢包。

为反映接收方的接收缓存和网络传输情况，SACK中的第一个块必须描述是那个数据块激发此
SACK选项的，接收方应该尽可能地在SACK选项部分中填写尽可能多的块信息，即使空间有限

不能全部写完，SACK选项中要报告最近接收的不连续数据块，让发送方能了解当前网络传输情

况的最新信息。


对重发包的SACK(D-SACK)

RFC2883中对SACK进行了扩展，在SACK中描述的是收到的数据段，这些数据段可以是正常的，

也可能是重复发送的，SACK字段具有描述重复发送的数据段的能力，在第一块SACK数据中描述

重复接收的不连续数据块的序列号参数，其他SACK数据则描述其他正常接收到的不连续数据，因

此第一块SACK描述的序列号会比后面的SACK描述的序列号大；而在接收到不完整的数据段的情

况下，SACK范围甚至可能小于当前的ACK值。通过这种方法，发送方可以更仔细判断出当前网络

的传输情况，可以发现数据段被网络复制、错误重传、ACK丢失引起的重传、重传超时等异常的网

络状况

发送方对[b]SACK的响应

[/b]TCP发送方都应该维护一个未确认的重发送数据队列，数据未被确认前是不能释放的，这个从重发

送队列中的每个数据块都有一个标志位“SACKed”标识是否该块被SACK过，对于已经被[b]SACK过

的块，在重新发送数据时将被跳过。发送方接收到接收方SACK信息后，根据SACK中数据标志重

发送队列中相应的数据块的“SACKed”标志，但如果接收不到接收方数据，超时后，所有重发送队

列中数据块的SACKed位都要清除，因为可能接收方已经出现了异常。

[b]SACK应用举例

[/b]        发送方发送的数据        接收方接收的数据     接收方发送的ACK(包括SACK)

SACK累加接收的数据

        5000-5499                 (该包丢失)

        5500-5999                 5500-5999              5000, SACK=5500-6000

        6000-6499                 6000-6499               5000, SACK=5500-6500

        6500-6999                 6500-6999               5000, SACK=5500-7000

        7000-7499                 7000-7499                5000, SACK=5500-7500

数据包丢失，ACK丢失

        3000-3499                 3000-3499              3500 (ACK包丢失)

        3500-3999                 3500-3999              4000 (ACK包丢失)

        4000-4499                  (该包丢失)

        4500-4999                  4500-4999              4000, SACK=4500-5000 (ACK包丢失)

        3000-3499                  3000-3499             4000, SACK=3000-3500, 4500-5000

                                                                              ---------此为D-SACK

 数据段丢失和延迟

        500-999                     500-999                  1000

        1000-1499                 (延迟)

        1500-1999                 (该包丢失)

        2000-2499                  2000-2499              1000, SACK=2000-2500

        1000-2000                 1000-1499              1500, SACK=2000-2500

        1000-2000                                                   2500, SACK=1000-1500

                                                                              ---------此为D-SACK
数据段丢失且延迟

         500-999                     500-999                  1000

         1000-1499                 (延迟)

         1500-1999                 (该包丢失)

         2000-2499                 (延迟)

         2500-2999                 (该包丢失)

         3000-3499                 3000-3499    1000, SACK=3000-3500

         1000-2499                 1000-1499    1500, SACK=3000-3500

         2000-2499                                         1500, SACK=2000-2500, 3000-3500

         1000-2499                                         2500, SACK=1000-1500, 3000-3500

                                                ---------此为部分D-SACK

结论

通过SACK选项可以使TCP发送方只发送丢失的数据而不用发送后续全部数据，提高了数据的传输效率