QUIC丢包检测与重传机制 QUIC协议与可靠传输基础 QUIC（Quick UDP Internet Connections）是一个基于UDP的现代传输层网络协议，旨在提供类似TCP的可靠、有序的数据传输，但延迟更低，连接建立更快。为了实现可靠性，QUIC必须能够检测数据包在传输过程中的丢失，并重新发送这些丢失的数据包。这是通过 确认（ACK）机制 和 超时重传 相结合来完成的。每个被成功接收的数据包都会触发接收方发送一个ACK帧给发送方，告知其已收到。 丢包检测的核心：ACK与确认延迟 QUIC使用 递增的数据包编号 （不同于TCP的序列号）来唯一标识每个数据包。接收方通过ACK帧告知发送方它收到了哪些包号范围内的数据包。QUIC的ACK帧可以 确认多个包号范围 ，并包含一个 确认延迟（Ack Delay） 字段，该字段告知发送方从收到数据包到发出ACK帧经过了多久。发送方利用这个时间来计算更精确的 往返时间（RTT） 。RTT是判断是否发生丢包的关键指标。 基于时间的丢包检测：超时重传（RTO） 发送方为每个已发送但未被确认的数据包设置一个 重传超时（RTO）计时器 。RTO的值基于持续测量的RTT动态计算（使用类似TCP的算法，但更灵活）。如果在RTO超时后，数据包仍未得到确认，发送方就 推定该数据包已丢失 ，并立即对其进行重传。这是最基本的丢包检测机制，但反应较慢，因为必须等待超时。 快速丢包检测：前向确认与包阈值 为了更快地检测丢包，QUIC引入了 前向确认（Forward Acknowledgement） 概念。当发送方收到一个确认了较高包号（例如包#10）的ACK，但较低包号（例如包#5）仍未被确认时，它不会立即认为包#5丢失（可能只是乱序）。QUIC使用两种更快的启发式方法： 包阈值（Packet Threshold） ：如果发送方收到了一定数量（例如3个）对更高包号的ACK，而某个较早的包仍未得到确认，即使其RTO未超时，也判定该包丢失并重传。 时间阈值（Time Threshold） ：基于最新的RTT测量值，如果一个包的发送时间已经超过了某个时间阈值（例如1.5倍RTT）仍未确认，也判定为丢失。 增强机制：显式拥塞通知与探测超时 显式拥塞通知（ECN） ：QUIC支持ECN。网络设备（如路由器）可以在IP头部标记数据包，指示即将发生拥塞。接收方通过ACK帧将这种信号回传给发送方。发送方收到ECN信号后，会像检测到丢包一样降低发送速率，从而 在丢包实际发生前就缓解拥塞 ，这是一种预防性的“丢包”响应。 探测超时（PTO） ：当发送方没有收到任何ACK，无法更新RTT时（例如应用空闲后恢复发送），它会进入“探测”状态。PTO是一个保守的、专门用于触发 探测包 （包含新数据或重传数据）发送的超时。如果PTO超时后仍未收到ACK，发送方会重传数据并加倍PTO，类似于TCP的指数退避，用于保持连接活性并探测路径状态。 重传的标识与消除歧义 这是QUIC的一个关键创新。在TCP中，重传的数据包使用相同的序列号，这可能导致发送方混淆ACK是针对原始传输还是重传（即“重传歧义”问题）。QUIC彻底解决了这个问题： 每个重传的数据包都会获得一个全新的、更大的包号 。这意味着发送方可以明确知道一个ACK是针对哪一次传输的，从而能够更精确地计算RTT（只基于原始传输和其ACK），并更准确地判断网络行为，这是QUIC性能优于TCP在丢包恢复方面的一个重要原因。 总结与流程回顾 QUIC的丢包检测与重传是一个多层次的动态系统： 基础 ：依赖ACK反馈和RTT测量。 检测 ：结合 基于时间的RTO超时 和 基于ACK模式的快速重传阈值 。 预防 ：利用 ECN 在拥塞导致丢包前做出反应。 保活 ：通过 PTO 处理静默连接。 精确恢复 ：通过 唯一的新包号标识重传 ，消除歧义，优化RTT计算和拥塞控制。 这套机制使QUIC在网络条件不稳定时，能比传统TCP更快速、更智能地检测丢包并恢复传输，从而减少应用层的等待时间，提升整体用户体验。