TCP 中的选择性确认 (SACK)

当客户端和服务器之间的 TCP 通信中检测到数据包丢失时，下一步是恢复丢失的数据包。 TCP中有一些丢失恢复的算法。这些是：

1. 快速恢复
2. 选择性确认 (SACK)
3. 比例降息 (PRR)

快速恢复的局限性：

TCP Reno 中的“快速恢复”机制有两个主要问题。

1. 多次减少同一组数据包的拥塞窗口 (cwnd)。 TCP New Reno 解决了这个问题。
2. 从在同一个拥塞窗口中丢失的多个数据包中恢复需要很长时间。选择性确认 (SACK) 解决了这个问题。

选择性确认（SACK）：

SACK 是对 TCP 的发送方和接收方优化。发送方和接收方都应该支持 SACK 功能，然后才可以使用它。 SACK 功能在所有操作系统（即 Linux、Windows 和 macOS）中默认启用。 SACK 不会替换 TCP 标头中的原始 ACK，而是在 TCP 标头的选项字段中添加另一个字段用于 SACK 信息。 TCP 标头中的“选项”字段用于发送 SACK，而不是调整实际的 ACK 字段。 “选项”字段中的 SACK 最多可使用 32 个字节（共 40 个字节）。 “选项”字段中的 8 个字节已为“时间戳”保留。

SACK的工作：

SACK 功能可帮助发送方识别接收方缓冲区中的“间隙”。当接收器没有按顺序接收数据包时，缓冲区中存在一些漏洞（缺失点）。 SACK 帮助发送者及早了解接收缓冲区中的这些漏洞。当发送者知道漏洞或丢失的数据包时，它会同时重新传输它们。与快速恢复不同，SACK 不会很晚才通知发送者丢失的数据包。

SACK的工作

解释：

发送方最初同时发送数据包 0、1、2、3和 4 。接收方接收到 packet-0 并通过发送 ACK-1 请求下一个排序的数据包。

发送方得到 ACK-1 并发送 packet-5 以保持 cwnd=5。

由于网络拥塞，数据包 1 被丢弃。

接收方获得数据包 2。发送 packet-6 以保持 cwnd=5。现在接收器正在乱序获取数据包。它通过发送 ACK-1 请求数据包 1，并为下一个所需数据包创建 SACK 块。确认字段将继续发送重复号码。接收方发送 ACK-1 和 SACK 2-3。 ACK-1 表示接收方正在请求 packet-1。 SACK 2-3 表示接收方收到了数据包 2 并请求数据包 3。

Packet=3 被丢弃。

接收方获得数据包 4。发送 packet-7 以保持 cwnd=5。接收缓冲区看起来像：[0, 2, 4]。所以，它的缓冲区有两个洞。接收方发送 ACK-1 和 SACK 2-3、4-5。表示接收方已收到数据包 2 和 4 并要求数据包 3 和 5。还发送第二个重复的 ACK-1。

接收方得到数据包=5。接收方发送 ACK-1 和 SACK 2-3、4-6。
发送方获得第三次重复的 ACK-1，因此它进入快速恢复阶段，同时发送所有丢失的数据包到现在。接收方正在请求数据包 1 和 3。

分组 1 的丢失由 ACK 字段传达，分组 3 的丢失由 SACK 传达。

发送方重新传输数据包 1 和 3。Inflight 看起来像 6、7、1、3

接收方成功接收到 packet-6。

当接收者收到 packet-1 时。缓冲区看起来像：[0, 1, 2, 4, 5, 6]。缓冲区还有一个洞。
接收方发送 ACK-3、SACK 4-7。 ACK-3 表示接收方已按顺序接收到 packet-2。 SACK 4-7 表示接收方收到了数据包 4、5 和 6，并请求 7。

当接收方收到数据包 3 时。缓冲区看起来像：[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]。现在所有的数据包都按顺序到达了。接收方发送 ACK-7 请求下一个数据包。

接收方成功接收到数据包 7 并请求下一个数据包 8。

TCP 标头中的 SACK：

SACK 扩展使用“两个”TCP 选项。 ' SACK-Permitted ' 选项与 SYN 数据包一起使用。当客户端第一次与服务器对话时，它会告诉服务器使用 SACK。第二个选项是“ SACK ”选项，它仅在接收方获取数据包乱序时使用。第一个选项是让服务器知道客户端支持 SACK，作为响应，服务器客户端将知道服务器是否支持 SACK。

“允许 SACK”选项：

Kind=4, Length=2

“SACK 选项”：

Kind=5, Length=8*number of SACK blocks.

“SACK 块”：

|Left edge of block of size 4 bytes||| Right edge of block of size 4 bytes|

每个 SACK 块需要 8 个字节。 4 个字节用于块的左边缘。块的右边缘为 4 个字节。边 = 32 位（4 字节）长的序列号。

SACK 限制：

一个段中接收器最多可以报告四个 SACK 块。一个 SACK 块需要 8 个字节，因此 8 x 4 个 SACK 块 = 32 个字节可用于 SACK 块。因为为 TCP 时间戳选项保留了 8 个字节（种类 = 8，长度 = 10）。

8 字节的 TCP 时间戳 + 32 字节的 SACK = 40 字节（TCP 选项字段的总容量）。

SACK 的增强功能

1. 前向确认 (FACK)
2. 重复选择性确认 (DSACK)
3. 最近的确认 (RACK)

为什么 SACK 对无线网络有好处？

SACK 对无线网络有好处，因为无线网络报告多个数据包丢失的速度更快。数据包丢失和重传在无线环境中更为频繁。接收方的应用程序不需要等待更长的时间来填充接收缓冲区中的“间隙”。

SACK 最小化流完成时间 (FCT)。可以在单个 SACK 块中报告连续的数据包丢失。 SACK 在很大程度上提高了性能，因为所有的数据包都是立即重传的。发送者可以准确地测量飞行中的数据包数量。它提供了对“交付率”的更好估计。它对于像 Westwood 这样依赖于估计 TCP 连接的“数据速率”的算法很有用。