HTTP请求分割为多个TCP包后,如果一个TCP包丢失,应用层会有什么影响?

原创 美男子玩编程 2024-12-08 08:01

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来源于小伙伴提问。



先说结论,如果某个 TCP 段丢失并且重传失败,整个 HTTP 请求都无法被应用层读取。


应用层只能在 TCP 层确保数据完整并交付后,才能处理这个请求。


1


HTTP 请求的传输过程

HTTP 协议位于应用层,而 TCP 位于传输层。当应用层(如浏览器或 HTTP 客户端)发出一个 HTTP 请求时,HTTP 报文会先传递到传输层(TCP),在这里会被划分成更小的段(TCP segments),每段会添加 TCP 头,形成 TCP 报文段。TCP 使用这些段来确保传输的可靠性。


在传输层,TCP 会将 HTTP 数据切分为多个段,每个 TCP 段的大小根据传输网络的 MTU(最大传输单元)来决定。


在 IP 网络中,通常 MTU 大小为 1500 字节,因此一个大的 HTTP 报文会被分割为多个 TCP 报文段,以适应网络传输的要求。


2


TCP 的可靠性与重传机制

TCP 是一种可靠传输协议,它通过以下机制保证数据完整性:

  • 序列号:每个 TCP 段都有一个唯一的序列号,接收端通过序列号确保数据的顺序。

  • 确认机制:接收端收到 TCP 段后会发送 ACK 确认。

  • 重传机制:如果发送端未在特定时间内收到 ACK,便会重传该 TCP 段。


如果某个 TCP 段丢失(例如网络问题导致的丢包),TCP 协议会尝试重传。


一般情况下,通过重传机制能够成功传送丢失的数据段,从而让接收端获得完整的 HTTP 报文。


3


丢包未能成功重传时会发生什么?

假设某个 TCP 段丢失了,并且多次重传都失败,这种情况下会导致 TCP 连接的中断。


TCP 在多次重传失败后会认为网络不稳定,通常会中断连接并返回错误(比如 TCP 超时)。


一旦 TCP 连接中断,HTTP 请求的数据便无法完整到达应用层,整个 HTTP 请求也就无法被应用层读取。


4


应用层的数据读取

应用层不会直接读取 TCP 段。数据到达接收端后,TCP 会在内核中将各个 TCP 段重新组装成完整的数据流,只有当完整的数据流被组装好后,应用层才会读取。


因此,如果某个 TCP 段无法成功传输,数据流无法完成组装,应用层也就无法获取到这个 HTTP 请求。


在 Linux 等操作系统中,这个过程是由内核的 TCP/IP 栈完成的。TCP 栈在处理 HTTP 报文时,确保报文的完整性后才会交给应用层。


如果分段未能完全接收,则 TCP 栈不会将数据上交,应用层也就不会读取到部分数据。


因此,如果某个 TCP 段丢失并且重传失败,整个 HTTP 请求都无法被应用层读取。应用层只能在 TCP 层确保数据完整并交付后,才能处理这个请求。


值得一提的是,HTTP/2 和 HTTP/3 都试图减少 TCP 的传输影响。


HTTP/2:在同一个 TCP 连接上通过多路复用(Multiplexing)实现多个并行请求和响应,但依然依赖 TCP 的可靠传输。


HTTP/3:基于 QUIC 协议,放弃了 TCP 的可靠传输,转而使用 UDP,应用层直接管理重传、流控制等。


这样做的好处是,即便个别数据包丢失,也不影响其他数据包的传递。这种设计更适合现代网络环境,减少了丢包对整体传输的影响。

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