內容概要
簡介
滑動視窗滑動視窗(Slidingwindow)是一種流量控制技術。早期的網路通信中,通信雙方不會考慮網路的擁擠情況直接傳送數據。由於大家不知道網路擁塞狀況，一起傳送數據,導致中間結點阻塞掉包,誰也發不了數據。所以就有了滑動視窗機制來解決此問題。參見滑動視窗如何根據網路擁塞傳送數據仿真視頻。圖片是一個滑動視窗的實例：
滑動視窗協定是用來改善吞吐量的一種技術，即容許傳送方在接收任何應答之前傳送附加的包。接收方告訴傳送方在某一時刻能送多少包（稱視窗尺寸）。
TCP中採用滑動視窗來進行傳輸控制，滑動視窗的大小意味著接收方還有多大的緩衝區可以用於接收數據。傳送方可以通過滑動視窗的大小來確定應該傳送多少位元組的數據。當滑動視窗為0時，傳送方一般不能再傳送數據報，但有兩種情況除外，一種情況是可以傳送緊急數據，例如，允許用戶終止在遠端機上的運行進程。另一種情況是傳送方可以傳送一個1位元組的數據報來通知接收方重新聲明它希望接收的下一位元組及傳送方的滑動視窗大小。
視窗機制
滑動視窗協定的基本原理就是在任意時刻，傳送方都維持了一個連續的允許傳送的幀的序號，稱為傳送視窗；同時，接收方也維持了一個連續的允許接收的幀的序號，稱為接收視窗。傳送視窗和接收視窗的序號的上下界不一定要一樣，甚至大小也可以不同。不同的滑動視窗協定視窗大小一般不同。傳送方視窗內的序列號代表了那些已經被傳送，但是還沒有被確認的幀，或者是那些可以被傳送的幀。下面舉一個例子（假設傳送視窗尺寸為2，接收視窗尺寸為1）：
分析：①初始態，傳送方沒有幀發出，傳送視窗前後沿相重合。接收方0號視窗打開，等待接收0號幀；②傳送方打開0號視窗，表示已發出0幀但尚確認返回信息。此時接收視窗狀態不變；③傳送方打開0、1號視窗，表示0、1號幀均在等待確認之列。至此，傳送方打開的視窗數已達規定限度，在未收到新的確認返回幀之前，傳送方將暫停傳送新的數據幀。接收視窗此時狀態仍未變；④接收方已收到0號幀，0號視窗關閉，1號視窗打開，表示準備接收1號幀。此時傳送視窗狀態不變；⑤傳送方收到接收方發來的0號幀確認返回信息，關閉0號視窗，表示從重發表中刪除0號幀。此時接收視窗狀態仍不變；⑥傳送方繼續傳送2號幀，2號視窗打開，表示2號幀也納入待確認之列。至此，傳送方打開的視窗又已達規定限度，在未收到新的確認返回幀之前，傳送方將暫停傳送新的數據幀，此時接收視窗狀態仍不變；⑦接收方已收到1號幀，1號視窗關閉，2號視窗打開，表示準備接收2號幀。此時傳送視窗狀態不變；⑧傳送方收到接收方發來的1號幀收畢的確認信息，關閉1號視窗，表示從重發表中刪除1號幀。此時接收視窗狀態仍不變。
若從滑動視窗的觀點來統一看待1比特滑動視窗、後退n及選擇重傳三種協定，它們的差別僅在於各自視窗尺寸的大小不同而已。1比特滑動視窗協定：傳送視窗=1，接收視窗=1；後退n協定：傳送視窗>1，接收視窗=1；選擇重傳協定：傳送視窗>1,接收視窗>1。
1比特滑動視窗協定
當傳送視窗和接收視窗的大小固定為1時，滑動視窗協定退化為停等協定（stop－and－wait）。該協定規定傳送方每傳送一幀後就要停下來，等待接收方已正確接收的確認（acknowledgement）返回後才能繼續傳送下一幀。由於接收方需要判斷接收到的幀是新發的幀還是重新傳送的幀，因此傳送方要為每一個幀加一個序號。由於停等協定規定只有一幀完全傳送成功後才能傳送新的幀，因而只用一比特來編號就夠了。其傳送方和接收方運行的流程圖如圖所示。
後退n協定
滑動視窗由於停等協定要為每一個幀進行確認後才繼續傳送下一幀，大大降低了信道利用率，因此又提出了後退n協定。後退n協定中，傳送方在發完一個數據幀後，不停下來等待應答幀，而是連續傳送若干個數據幀，即使在連續傳送過程中收到了接收方發來的應答幀，也可以繼續傳送。且傳送方在每傳送完一個數據幀時都要設定逾時定時器。只要在所設定的逾時時間內仍未收到確認幀，就要重發相應的數據幀。如：當傳送方傳送了N個幀後，若發現該N幀的前一個幀在計時器逾時後仍未返回其確認信息，則該幀被判為出錯或丟失，此時傳送方就不得不重新傳送出錯幀及其後的N幀。
從這裡不難看出，後退n協定一方面因連續傳送數據幀而提高了效率，但另一方面，在重傳時又必須把原來已正確傳送過的數據幀進行重傳（僅因這些數據幀之前有一個數據幀出了錯），這種做法又使傳送效率降低。由此可見，若傳輸信道的傳輸質量很差因而誤碼率較大時，連續測協定不一定優於停止等待協定。此協定中的傳送視窗的大小為k，接收視窗仍是1。
選擇重傳協定
在後退n協定中，接收方若發現錯誤幀就不再接收後續的幀，即使是正確到達的幀，這顯然是一種浪費。另一種效率更高的策略是當接收方發現某幀出錯後，其後繼續送來的正確的幀雖然不能立即遞交給接收方的高層，但接收方仍可收下來，存放在一個緩衝區中，同時要求傳送方重新傳送出錯的那一幀。一旦收到重新傳來的幀後，就可以原已存於緩衝區中的其餘幀一併按正確的順序遞交高層。這種方法稱為選擇重發(SELECTICEREPEAT)，其工作過程如圖所示。顯然，選擇重發減少了浪費，但要求接收方有足夠大的緩衝區空間。
滑動視窗功能：確認、差錯控制、流量控制。
流量控制
TCP的特點之一是提供體積可變的滑動視窗機制，支持端到端的流量控制。TCP的視窗以位元組為單位進行調整，以適應接收方的處理能力。處理過程如下：
減小視窗尺寸TCP連線階段，雙方協商視窗尺寸，同時接收方預留數據快取區；
傳送方根據協商的結果，傳送符合視窗尺寸的數據位元組流，並等待對方的確認；
傳送方根據確認信息，改變視窗的尺寸，增加或者減少傳送未得到確認的位元組流中的位元組數。調整過程包括：如果出現傳送擁塞，傳送視窗縮小為原來的一半，同時將逾時重傳的時間間隔擴大一倍。
滑動視窗機制為端到端設備間的數據傳輸提供了可靠的流量控制機制。然而，它只能在源端設備和目的端設備起作用，當網路中間設備（例如路由器等）發生擁塞時，滑動視窗機制將不起作用。
