面试题：网络编程之TCP重传机制优化

Question

假设在高延迟且不稳定的网络环境下，TCP的重传机制可能会遇到哪些问题？如何对其进行优化以提高数据传输的可靠性和效率？

Answer 1

可能遇到的问题

1. 重传超时时间（RTO）不准确：高延迟网络中，往返时间（RTT）波动大，传统基于平均RTT计算RTO的方式难以适应，RTO设置过长会导致数据传输延迟增大，过短则会造成不必要的重传。
2. 重传风暴：不稳定网络下，数据包丢失频繁，若重传机制不合理，可能导致大量数据包同时重传，进一步加重网络拥塞，形成重传风暴。
3. 确认应答（ACK）丢失：ACK在传输过程中也可能因网络不稳定而丢失，这会导致发送方误以为数据包未被接收而进行不必要的重传。
4. 快速重传机制局限性：快速重传依赖于连续收到多个重复ACK来触发重传，但在高延迟网络中，重复ACK到达可能延迟，不能及时触发重传，影响数据传输效率。

优化措施

1. 自适应RTO调整：采用更复杂的算法，如Jacobson/Karels算法，动态跟踪RTT变化并调整RTO，使其能更好适应网络延迟波动。
2. 拥塞控制优化：改进拥塞控制算法，如采用BBR（Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time）算法，在高延迟网络中能更准确地估计带宽和延迟，避免拥塞，减少重传。
3. 选择性重传：发送方只重传真正丢失的数据包，而不是从丢失数据包开始的所有后续数据包，提高重传效率，减少网络带宽浪费。
4. 前向纠错（FEC）：在发送数据时添加冗余信息，接收方利用这些冗余信息恢复丢失的数据包，减少重传需求。
5. ACK机制优化：引入带外确认、累积确认和快速确认等机制，提高ACK传输的可靠性和及时性，避免不必要的重传。