1. TCP 重传概述
TCP（Transmission Control Protocol）是现代网络通信的基础协议之一，负责在应用程序和设备之间可靠地传输数据。为了保证数据传输的可靠性，TCP 引入了重传机制（Retransmission），用于在网络丢包时重新发送未被确认的数据。
本文将深入讲解 TCP 重传的原理、触发条件及其背后的技术逻辑，适合有一定网络编程经验的开发者参考。
2. TCP 重传的定义与原理
TCP 是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的协议。它通过将数据拆分为TCP 段（Segment），封装在 IP 数据包中进行传输。
与 UDP 不同，TCP 会确保所有数据都能正确送达。当某个数据段在网络中丢失时，接收方不会收到该段，也就无法发送对应的 ACK（确认应答）。发送方通过两种机制检测到丢包并进行重传：
✅ 超时重传（Retransmission on Timeout）
✅ 快速重传（Fast Retransmission，基于三个重复 ACK）
在连接建立阶段，TCP 使用经典的三次握手建立连接，如下图所示：
连接建立后，发送方开始传输数据。如果某个段未被确认，就会触发重传机制。
3. 网络丢包的常见原因
网络传输过程中，数据包丢失是常见现象，主要原因包括：
- 信道噪声：随机丢包，可能由电磁干扰、信号衰减等引起
- 信道干扰：如 Wi-Fi 网络中多个设备竞争信道，造成结构化或周期性丢包
- 链路中断：如移动网络掉线，造成一段时间内全部丢包
- 冲突重传：在共享信道中使用 CSMA/CD 或 CSMA/CA 协议时，发生冲突导致丢包
- 拥塞丢包：路由器缓冲区溢出，导致丢弃新到达的数据包
- 实现错误：如网卡故障、驱动 bug、软件异常等
丢包率和模式取决于物理层和链路层的设计，不同网络环境表现差异较大。
4. TCP 重传的触发时机
TCP 重传主要在以下两种情况下发生：
4.1 超时重传（Retransmission After Timeout）
发送方每发送一个 TCP 段后，都会启动一个定时器。如果在定时器到期前没有收到 ACK，则认为该段丢失，触发重传。
流程如下：
- 发送段，启动定时器
- 收到 ACK → 停止定时器
- 定时器到期未收到 ACK → 重传段，重置定时器
示意图如下：
4.2 快速重传（Fast Retransmission）
当发送方连续收到三个重复的 ACK（Duplicate ACK）时，立即重传对应段，而不必等待定时器到期。
工作流程示例：
假设发送方发送了段 1~5，其中段 2 丢失，接收方的行为如下：
- 收到段 1 → 发送 ACK 2（期待段 2）
- 收到段 3 → 发送 ACK 2（重复 ACK）
- 收到段 4 → 发送 ACK 2（重复 ACK）
- 收到段 5 → 发送 ACK 2（重复 ACK）
发送方收到三个 ACK 2 后，立即重传段 2。
重传后接收方收到段 2，此时它已经收到了段 3~5，因此直接返回 ACK 6。
示意图如下：
⚠️ 注意：这种机制依赖于接收方的“冗余 ACK”行为，也被称为快速重传（Fast Retransmit）算法。
5. 总结
TCP 的重传机制是其可靠传输的核心保障之一。本文总结了以下关键点：
| 机制 | 触发条件 | 特点 |
|---|---|---|
| 超时重传 | 定时器到期 | 简单可靠，但响应慢 |
| 快速重传 | 收到三个重复 ACK | 反应快，但依赖接收端行为 |
通过这两种机制，TCP 能在不可靠的网络环境中实现可靠的数据传输，提升整体网络通信的稳定性和性能。
✅ 建议：在实际开发中，理解 TCP 重传机制有助于分析网络延迟、优化通信性能，尤其是在高丢包率或高延迟的网络环境下。
如需进一步了解 TCP 的流量控制和拥塞控制机制，可继续阅读相关文章。