TCP Out of Order_千锋教育

一、TCP Out of Order 简介

TCP Out of Order，中文翻译为 TCP乱序，指的是 TCP 数据包在传输过程中，出现了被接收端乱序接收的现象。例如，A 发送了 1、2、3 三个数据包，但是接收端收到的顺序是 1、3、2，这就是 TCP Out of Order 问题。

TCP Out of Order 问题通常出现在高延迟、高丢包的网络中，也常常成为 TCP 传输性能瓶颈的一个关键因素。

二、TCP Out of Order 原理

TCP 传输是一种可靠传输协议，其通过基于窗口的流量控制、拥塞控制、错误校验等机制保证数据的可靠传输。在传输过程中，TCP 通过使用序列号来区分每一个发送的数据包，TCP 接收端通过序列号来确保数据包信息的组装。

当 TCP 数据包在传输过程中，发生了丢包、重复收包等问题，TCP 接收端就需要重新组装数据包，这可能导致部分数据需要重新排序，造成 TCP Out of Order 问题。

三、TCP Out of Order 诊断与分析

TCP Out of Order 问题诊断的主要方法是通过网络抓包进行分析。常用工具有 wireshark、tcpdump 等。

对于 TCP Out of Order 问题的分析，首先需要确认网络传输质量，检查网络链路是否存在丢包、重传等问题。同时，还需要检查服务端和客户端的配置是否存在问题，如 MTU 等参数的设置是否正确，防火墙是否屏蔽了某些 TCP 数据包等。

如果网络问题都排除了，那么就需要深入分析 TCP 流量数据包，确认是否存在 TCP Out of Order 问题。当然，如果需要做一些针对性优化，也可以基于抓包分析得出结论。

四、TCP Out of Order 优化

对于 TCP Out of Order 问题，最根本的解决方案是优化网络性能，降低网络延迟和丢包率，但是这一方面通常不太好做。除此之外，还可以从优化 TCP TImeout 等参数入手，改善 TCP 数据包传输。

常见的 TCP Out of Order 优化手段包括：

1、优化 TCP TimeOut 参数。

2、禁用 SACK

3、调整 TCP 窗口大小

4、使用更快速的 TCP 协议栈等。

五、代码示例


// C++ 代码示例
// 检测 TCP Out of Order 的函数实现

bool checkTcpOutOfOrder(const char* packet_data, uint32_t packet_data_length) {
    // 已组装数据包序列号
    uint32_t last_packet_seq_num = 0;
    // 需要组装的下一个数据包序列号
    uint32_t expected_seq_num = 0;
    for (uint32_t i = 0; i < packet_data_length; i += TCP_HEADER_LEN + PAYLOAD_LEN) {
        // 解析 TCP 数据包头
        tcp_header_t* tcp_hdr = (tcp_header_t*)(packet_data + i);
        // 计算序列号
        uint32_t seq_num = ntohl(tcp_hdr.seq_num);

        // 当当前序列号小于已组装数据包序列号时，说明该数据包已经被组装，滤过
        if (seq_num < last_packet_seq_num) {
            continue;
        }

        // 如果序列号与期望的序列号不同，说明出现乱序
        if (seq_num != expected_seq_num) {
            return true;
        }

        // 更新已组装数据包序列号，以及需要组装的下一个数据包的期望序列号
        last_packet_seq_num = seq_num;
        expected_seq_num += PAYLOAD_LEN;
    }

    // 数据包序列号不连续，数据包出现乱序
    return false;
}