udp文件传输的问题，采用nack，怎么处理最后几个包丢失的情况?

在UDP文件传输中，使用NACK（Negative Acknowledgement，否定确认）来处理丢包是一种常见且有效的方式。NACK的核心思想是接收方在发现某个包丢失后，主动向发送方发送一个NACK消息，要求重传该丢失的包。

然而，即使采用了NACK机制，也仍然可能面临最后几个包丢失的情况。这并不是NACK本身的缺陷，而是UDP本身的特性以及网络传输中各种不可控因素共同作用的结果。处理这种情况需要发送方和接收方在设计上做一些额外的考量和策略。

下面我将详细讲述在UDP文件传输中，采用NACK时如何处理最后几个包丢失的情况：

1. 理解问题核心：为什么最后几个包容易丢失？

在NACK机制下，通常的流程是：

发送方 将文件分成多个包，并按顺序发送。
接收方 接收包，并维护一个已接收包的缓冲区。
当接收到包时，如果该包是期望中的下一个包，则直接处理；如果不是，则放入缓冲区。
如果接收方发现某个包（例如序列号N）未按时到达，或者在接收到序列号N+1后仍然没有收到N，则会发送一个NACK消息给发送方，要求重传包N。
发送方 收到NACK后，重传对应的包。

最后几个包容易丢失的情况可能源于以下几点：

网络拥塞末期： 在文件传输的后期，网络可能仍然存在一定程度的拥塞。即使大部分文件已传输，剩余的包也可能在这个拥塞时段被丢弃。
发送方缓冲区耗尽或策略调整： 在传输即将结束时，发送方可能开始调整其发送窗口、拥塞控制参数，甚至可能为了提高整体吞吐量而稍微激进地发送。这可能导致一些包在发送方侧就已经被丢弃（例如缓冲区溢出），或者在到达接收方之前就被网络丢弃。
接收方处理延迟或缓冲区满： 即使接收方收到了大部分包，但如果接收方的处理速度跟不上发送速度，或者接收方缓冲区已经接近满载，那么新到达的包（即使是最后几个）也可能被丢弃。
NACK的有效性问题： 如果NACK消息本身也因为网络原因丢失，或者发送方在收到NACK之前就关闭了连接或结束了传输，那么丢失的包就无法被重传。

2. NACK机制下的常见处理策略与改进

在标准的NACK机制基础上，我们可以引入或加强以下策略来处理最后几个包丢失的情况：

2.1. 增强的重传机制

多次重传：
设置最大重传次数： 为每个包设置一个最大重传次数（例如，最多重传3次）。如果达到最大重传次数仍未成功接收，则可能需要报告错误或采取其他措施。
指数退避（Exponential Backoff）： 每次重传时，增加等待时间。这有助于避免在网络状况不佳时，连续的重传请求淹没网络。
超时重传： 除了基于NACK的重传，发送方还应实现一个基线超时重传机制。即使接收方没有发送NACK，如果发送方在一定时间内（例如RTO Retransmission Timeout）没有收到对某个已发送包的确认（ACK，虽然NACK是主要的，但有时也会有ACK），也应该主动重传。这可以捕捉那些连NACK都无法发送出去的丢失情况。
快速重传（如果适用）： 虽然UDP本身不提供ACK，但在自定义的可靠UDP协议中，接收方可能会发送ACK。如果接收方收到乱序包（例如收到序列号N+2，而N和N+1都未收到），它可能会发送针对N+2的ACK，并且重复发送NACK（或者一个带有“期望序列号”信息的ACK），这可以提示发送方N1号包丢失了。在某些实现中，接收方可能会发送多个ACK来表示期望某个包，类似于TCP的“重复ACK”，这也能间接触发发送方的重传。

2.2. 接收方端的策略

充足的接收缓冲区： 接收方应分配足够大的缓冲区来存储乱序到达的包，特别是文件末尾的包。这确保了即使最后一个包比前面的包晚到，也有空间容纳它。
检测文件完整性： 文件传输完成后，接收方应该进行完整的校验。这通常是通过文件大小和校验和（Checksum）来完成的。
文件大小校验： 接收方在开始传输前就知道文件的总大小。在传输结束后，如果接收到的数据总量小于总文件大小，说明传输不完整。
校验和校验： 最可靠的方式是在文件传输完成后，计算接收到的整个文件的校验和，并与发送方在传输前提供的校验和进行比对。如果校验和不匹配，说明文件数据损坏或丢失了部分内容。

2.3. 发送方端的策略（文件结束处理）

文件结束标记（EndofFile marker）：
特殊EOF包： 发送方可以发送一个带有特殊标识的“文件结束”包，指示文件的最后一块数据已经发送完毕。这个EOF包可以包含最终的文件大小和校验和信息。
发送窗口清空和等待： 在发送完所有数据包后，发送方不应立即关闭连接。它应该等待一定的时间，以允许最后一个数据包和可能产生的NACK消息在网络中传播。发送方可以维护一个“活跃”的发送队列，当这个队列为空，并且在设定的缓冲时间（buffer time）内没有收到任何新的重传请求时，才认为传输完成。
主动探测/轮询（可选但复杂）：
发送“请求确认”消息： 在传输即将结束时，发送方可以定期发送一些“请求确认”的消息，询问接收方是否已经收到了所有数据到某个序列号。接收方收到后可以回复一个“已收到到序列号X”的消息。如果发送方在一段时间内没有收到对最后一个包的确认，它就知道可能存在问题。
发送数据块的“心跳”： 发送方可以为最后一个数据块发送一些“心跳”包，或者在最后一个包后稍加延迟地发送一个“确认请求”包。

2.4. 综合性策略：基于NACK的确认与最终校验

这是最常用且有效的方法：

1. 发送所有数据包： 发送方按顺序发送所有数据包，直到文件末尾。
2. 触发NACK： 接收方接收数据，并为丢失的包发送NACK。
3. 发送方处理NACK并重传： 发送方根据NACK重传丢失的包。
4. 文件末尾的特殊处理：
当发送方发送完所有数据包后，它会进入一个“等待最终确认”的状态。
接收方在收到所有预期的数据包（或者在达到某个时间限制，且剩余未收到包少于某个阈值时）时，可以主动发送一个“传输完成”的消息，其中包含已接收数据的总长度和整体校验和。
发送方收到“传输完成”消息后，再进行一次校验。如果接收方没有发送“传输完成”消息，或者发送方在发送完所有数据后，经过一个较长的超时时间（比单包的RTO长），仍然没有收到任何NACK或确认消息，发送方可以认为传输可能存在问题。
5. 最终校验：
接收方主动校验： 接收方在处理完所有NACK请求后，计算整个文件的校验和。如果校验和正确，则认为文件完整。
发送方发送文件校验信息： 发送方可以在文件传输的最后，发送一个包含总文件大小和整体校验和的“文件元数据”包。接收方在收到所有数据包并处理完重传后，使用这个元数据进行最终校验。

2.5. 示例流程（增强的NACK + 最终校验）

假设我们要传输一个名为 `data.txt` 的文件，大小为 10MB。

1. 发送方准备：
计算 `data.txt` 的整体校验和（例如MD5或SHA256）。
将文件分割成固定大小的数据包（例如1400字节），每个包带有序列号（0, 1, 2, ...）。
发送一个包含文件名、总文件大小、整体校验和和总包数量的“文件头”包。

2. 数据传输与NACK：
发送方按序列号顺序发送数据包。
接收方接收包。如果包是乱序的，将其放入缓冲区。
如果接收方在期望时间内（例如，接收到N+1后，N还未到）没有收到序列号N的包，它会发送一个NACK给发送方，指明丢失的序列号是N。
发送方收到NACK后，立即重传包N。

3. 处理最后几个包的丢失：
场景： 最后一个包（假设是包 `N_total`）丢失了。前面的包 `N_total 1` 已经成功到达。
接收方动作： 接收方可能因为没有收到 `N_total`，而在等待一段时间后（或者收到了 `N_total + 1`，如果文件是按块发送且有块结束标志），发送一个NACK（请求 `N_total`）。
发送方动作： 发送方收到NACK，重传包 `N_total`。
如果重传包 `N_total` 也丢失了：
发送方执行其“最大重传次数”策略。如果达到最大次数，它可能标记本次传输失败，或者继续尝试其他方法。
接收方在多次未收到包 `N_total` 后，也可能放弃等待，并发送一个“传输不完整”的报告，或者直接停止接收并进行局部校验。

4. 文件传输完成与最终校验：
发送方： 在发送完所有数据包（包括可能的一次或多次重传）后，并且在一个预设的“等待期”（例如几秒钟）内没有收到新的NACK，发送方会认为传输已基本完成。此时，发送方可以选择发送一个“文件传输完成”的消息，并包含其已知的总文件大小和校验和。
接收方：
当接收方成功接收到所有期望的包（或者根据接收缓冲区中的序列号判断），并且处理了所有收到的NACK。
接收方根据之前收到的“文件头”包中的信息，知道文件的总大小和预期校验和。
接收方计算已接收数据的整体校验和。
比对校验和： 如果计算出的校验和与文件头中的校验和匹配，接收方宣布文件传输成功且完整。
如果不匹配： 说明即使通过NACK重传，仍有数据丢失或损坏。接收方应向发送方报告传输失败。

3. 关键实现细节

序列号管理： 严格的序列号是NACK机制的基础。发送方需要跟踪每个包的发送状态（已发送、已确认、已重传次数等）。接收方需要知道它期望的下一个序列号，以及已经收到的乱序包。
超时定时器（RTO）： 合理设置重传超时时间。这个时间应根据网络延迟和抖动来动态调整。过短可能导致不必要的重传，过长则会延迟故障发现。
NACK消息的有效性： NACK消息本身也需要可靠地传递，但通常不使用比数据包更复杂的可靠机制来传递NACK，以免过度复杂。可以通过发送方发送ACK来确认收到NACK。
连接管理： 在文件传输完成后，需要一个优雅的关闭连接过程。发送方不应在所有数据和NACK都处理完毕之前就关闭套接字。
发送窗口大小： 在接近文件末尾时，发送方可能会调整发送窗口的大小。通常会逐渐减小窗口，直到最后几个包。
拥塞控制： 即使是基于UDP，也可以实现一个简单的拥塞控制算法（如TCP的慢启动、拥塞避免）来避免在传输后期加剧网络拥塞，从而降低丢包率。

4. 结论

处理NACK机制下最后几个包丢失的核心在于：

加强重传： 允许一定的重传次数，并使用超时重传作为后备。
充足的接收能力： 保证接收方有足够的缓冲区。
明确的文件结束标志： 发送方需要知道何时是传输的最后，并给予网络和接收方足够的时间来处理剩余的包和潜在的NACK。
最终的、全面的校验： 这是确保文件完整性的最后一道防线。如果NACK和重传机制未能挽救丢失的包，最终的校验和不匹配将明确指示传输失败。

通过结合这些策略，可以最大限度地提高UDP文件传输在各种网络条件下的可靠性，即使是在传输即将结束的敏感阶段。

1. kcp本来就不是为大流量发送服务的，是为有限流量降低 rtt服务的，我主页写的很清楚，不是帮你提高每秒多少KB的带宽利用率，而是帮你降低 rtt。再者你用kcp的时候设置的参数是什么？同时你是怎么测试的？内网？公网？如果你在内网测试不开网络模拟的话，基本没什么丢包，tcp是性能最好的，问题是公网不是这样，公网有丢包，特别是高峰期。

2. nack超时发送重传请求的话，需要估计双方rtt，超过短时均值rtt的 1.5倍就发起请求，有两种回应，当前没包了，或者有包。

3. 你tfrc没写对吧，好多用tfrc的协议不是跑的好好的？速率控制你做丢包递减了没？

4. 如姚老师，考虑多路tcp同时传送，但是tcp线程开几条就得了，5条以上有时适得其反。

第一种思路，既然是传输文件，那么文件的大小和校验码（MD5）应该是一开始就给接收端了吧

那么接收端其实是知道传输已经快结束了，就剩最后一小段数据了。

这时候就改变下策略，激进点，就是在传输接近结束的时候，接收端对剩余的数据包主动发起重传。

这样的好处是避免了在 99%的时候长时间等待，而耽误了后面其它任务，多浪费一点带宽，但是比例很小。

这种策略在P2P文件分享的时候也有用到，有些BT客户端会在下载任务接近完成的时候向所有种子节点发送请求，让任务尽快完成。

第二种思路就是 其它回答提到的编码方案，比如喷泉码，这种编码的好处就是不需要重传包，不停收数据就好，收够了解码用的数据，文件自然就完整了。

第三种，多路TCP，单路TCP的时候是受丢包和RTT影响的，在某些劣质链路上速度上不去，甚至连接都会断掉。同时建立多个TCP连接，每个连接传输文件的一个片段，这样可以获得更高的传输速度，以前的HTTP下载工具比如 网络蚂蚁 flashget都是这样的，迅雷现在也会这么做。分片和调动的算法要自己实现，但是比用UDP实现一套传输控制协议要简单多了。

可以尝试使用传输层编码技术，具体地可以采用喷泉编码和LDPC码等等删除码。可以避免这种最后的数据包传输特别慢的情况，不过引入的代价是要编解码。其实P2P传输中也会遇到最后几个数据块特别难下载的情况，传输层编码技术也适用。其实这样的套路和深空通信中的文件传输问题是一样的，深空通信为了克服巨大的RTT，需要采用删除码对文件进行预先编码，这样可以一次多发数据包，增大接收端的成功接收概率。深空通信一般也采用NACK的方法，不过这种是一次性的延时NACK，就是一轮一轮地发送，发送端发送完一轮数据包，根据NACK决定下一轮如何发送数据包，直到结束。如果楼主有兴趣，我安利楼主一篇论文《Retransmission Spurts of Deferred NAK ARQ in Fountain Coding Aided CCSDS File-Delivery Protocol》， 哈哈。