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TCP 重传与超时：可靠性是怎么保证的 ​

更新时间：2026-09-17。网络协议域·传输层。可靠性要和"发多快"的拥塞控制区分开：本篇讲丢包后怎么补，发多快见 TCP 拥塞控制。

TCP 给字节流的每个字节编号（序列号），接收方回 ACK 告诉发送方"我已连续收到第几号之前"。发送方发出的数据先放进重传队列，在被确认前一直留着；一旦判定丢了，就重传。判定丢失有两条路径：超时与快速重传。

一、超时重传（RTO） ​

发送方为每个已发未确认的段启动一个重传定时器（RTO，Retransmission Timeout）：

  • RTO 不是拍脑袋的固定值，而是根据实测 RTT 动态计算的（经典 Jacobson 算法：用平滑 RTT 的均值 SRTT 与偏差 RTTVAR 估算，RTO = SRTT + 4·RTTVAR），既不能太短导致正常延迟被误判丢包，也不能太长导致恢复太慢。
  • 超时后重传该段，并把 RTO 指数退避（×2、×4…），同时拥塞控制进入慢启动（超时通常被当作严重拥塞信号）。

RTT 抖动大的网络（移动、跨洲）RTO 被撑大，真丢包时恢复慢；而 RTO 设过小又会在高延迟链路上误重传。Linux 有 tcp_early_retrans、RACK（基于到达时间而非纯重复 ACK 判定丢包）等改进。

二、快速重传：不必干等超时 ​

如果发送方连续收到 3 个重复 ACK（即 4 个相同确认号：1 个原始 + 3 个 dup ACK），就推断中间那个段丢了，立即重传而不等 RTO 到期：

bash
发送:  1  2  3  4  5
3 丢了，接收方收到 4、5 时都只能 ACK "期待 3"
ACK:   ack2 ack3? 实际连续回 ack=3 三次（dup ACK）
发送方收到第 3 个 dup ACK -> 立即重传 seg 3
  • 为什么是 3 个：单个/两个重复 ACK 可能只是乱序而非丢包，用 3 作为"乱序一般不会这么严重"的经验阈值，降低误判。
  • 快速重传通常配合快速恢复：把拥塞窗口减半、进入恢复而非直接退回慢启动（重复 ACK 说明后续包其实到达了，网络没那么糟）。
  • RACK 现代算法用"更高序号的包都已 ACK，唯独某个旧段没被确认"的时间关系来判丢，比固定 3 dup ACK 更准，能处理乱序重排。

三、SACK：选择性确认 ​

经典累计 ACK 只说"3 之前都收到"，发送方不知道 4、5 其实也到了，可能盲目重传已收到的数据。**SACK（Selective ACK）**让接收方在 ACK 选项里附带"还收到了哪些不连续区间"：

bash
ACK: ack=3; SACK: 4-6      （3 丢了，但 4、5 已到）

发送方据此只重传真正缺失的段，减少无效重传，在丢包率高、乱序的网络里收益明显。相关扩展还有 D-SACK（重复 SACK，能检测出"其实没丢却被重传"的假丢包，用于调 RACK 乱序阈值）。

TCP 重传：RTO、快速重传与 SACK

四、怎么看重传 ​

bash
nstat -az | grep -i 'TcpRetrans\|TcpTimeout\|TCPRTC'   # 系统级重传计数
ss -ti '( dport = :443 )'                               # 单连接：rtt、rto、retrans、cwnd
nstat -az | grep -i 'tcpext'                            # 含 TCPLostRetransmit 等
netstat -s | grep -i 'retrans'                          # 传统接口

ss -ti 关键字段：rtt:0.8/0.2（均值/偏差 ms）、rto:204、retrans:3/12（重传次数/最近超时相关）、cwnd、bytes_retrans。

怎么看重传率：TcpExtTCPRetransSegs / TcpOutSegs 的比例。健康数据中心通常远低于 0.1%；公网、移动网络、拥塞链路会高一些。重传持续高说明真实丢包（线路、队列溢出、限速）或中间设备问题，应用层会表现为延迟毛刺——重传是把"丢包"转成"延迟"。区分丢包与带宽不足可结合 tc 弱网与抓包。

五、和流控、拥塞控制的关系 ​

机制解决的问题信号
重传（本篇）包丢了怎么补RTO 超时 / 3 dup ACK / RACK
流量控制接收方收不下接收窗口 rwnd（见滑动窗口篇）
拥塞控制网络发太快丢包/ECN/RTT，调 cwnd

可靠性（重传、序号、校验和）与流量控制、拥塞控制共同构成 TCP"在不可靠 IP 之上提供可靠字节流"的三大支柱。

相关阅读 ​

发送速率与慢启动见 TCP 拥塞控制，零窗口/接收窗口见滑动窗口与流控，高延迟排查见网络延迟 FAQ。

总结 ​

TCP 靠序列号+累计确认保证可靠：丢包先等基于 RTT 动态估算的 RTO 超时重传（超时退避并回慢启动），收到 3 个重复 ACK 则快速重传并快速恢复，SACK 让发送方只补真正缺失的段；用 nstat/ss -ti 看 retrans 计数与重传率，重传把丢包转化为延迟、是延迟毛刺的常见来源。