[發(fā)明專利]防止TCP太快地變得太保守

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380050177.6
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN104685486B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·杰恩;M·M·卡斯伯卡
• 申請（專利權(quán)）人: 阿卡麥科技公司
• 主分類號(hào): G06F15/16
• 分類號(hào): G06F15/16;G06F9/46
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 陳新

解決TCP連接的吞吐量非常容易受損于早期丟失的問題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)圍繞ssthresh的一對(duì)控制。第一控制是應(yīng)用于TCP連接的頭n個(gè)丟失事件的丟失諒解機(jī)制。一般而言，此機(jī)制防止新TCP連接過早地結(jié)束慢啟動(dòng)以及在窗口增長方面變得保守(否則這將由于早期的丟失而發(fā)生)。第二控制是在由第一控制處理的頭n個(gè)丟失之后應(yīng)用的自我衰減機(jī)制。此機(jī)制將ssthresh下降與cwnd分離，并且因此對(duì)于阻止否則將出現(xiàn)的急劇的ssthresh下降是有用的。自我衰減機(jī)制還使得TCP能夠甚至在從丟失事件的快速恢復(fù)之后進(jìn)入/繼續(xù)是慢啟動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請一般地涉及通過網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信。

背景技術(shù)

傳輸控制協(xié)議(TCP)是核心因特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP套件的傳輸層)。它在應(yīng)用程序和因特網(wǎng)協(xié)議(IP)之間提供通信服務(wù)。當(dāng)應(yīng)用期望使用IP在因特網(wǎng)上發(fā)送大塊數(shù)據(jù)時(shí)，它向TCP發(fā)出單個(gè)請求，TCP接著控制IP通過因特網(wǎng)在計(jì)算機(jī)之間“以消息單元的形式”發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)IP處理數(shù)據(jù)的實(shí)際分發(fā)時(shí)，TCP跟蹤消息所被分割成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯为?dú)單元(段)，以便通過網(wǎng)絡(luò)高效地路由。例如，當(dāng)從Web服務(wù)器發(fā)送HTML文件時(shí)，該服務(wù)器的TCP軟件層將文件的八位元組的序列分割為段，并將它們單獨(dú)地轉(zhuǎn)發(fā)到IP軟件層，IP軟件層通過添加包括目的地IP地址的標(biāo)頭，將每一TCP段封裝為IP數(shù)據(jù)包。當(dāng)目的地計(jì)算機(jī)上的客戶端程序接收到段時(shí)，TCP層在將單獨(dú)的段流處理到應(yīng)用時(shí)，重新組合這些單獨(dú)的段并確保它們被正確地排序而且無差錯(cuò)。

TCP使用擁塞控制策略。對(duì)于每一個(gè)連接，TCP維護(hù)擁塞窗口，該擁塞窗口限制可以在端到端傳輸中的未確認(rèn)的數(shù)據(jù)包的總數(shù)。TCP使用被稱為慢啟動(dòng)(slow start)的機(jī)制來在連接被初始化之后以及在超時(shí)之后增大擁塞窗口。它以兩倍于最大段大小(MSS)的窗口開始。雖然初始速率低，但是增大的速率高，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)經(jīng)確認(rèn)的數(shù)據(jù)包，擁塞窗口增大1MSS，以使得擁塞窗口對(duì)于每個(gè)往返時(shí)間(RTT)有效地翻倍。當(dāng)擁塞窗口超出閾值(ssthresh)時(shí)，算法進(jìn)入擁塞避免狀態(tài)。

TCP的被稱為Reno的變體也實(shí)現(xiàn)所謂的快速恢復(fù)(fast recovery)。在此狀態(tài)下，TCP重新傳輸通過三個(gè)重復(fù)ACK標(biāo)志的漏失數(shù)據(jù)包，并在返回到擁塞避免之前等待整個(gè)傳輸窗口的確認(rèn)。如果沒有確認(rèn)，TCP Reno經(jīng)歷超時(shí)并進(jìn)入慢啟動(dòng)狀態(tài)。由RFC 3782定義的TCP新Reno在TCP Reno的快速恢復(fù)階段期間改善重新傳輸。在快速恢復(fù)期間，對(duì)于返回到TCP新Reno的每個(gè)重復(fù)ACK，來自擁塞窗口的末尾的新的未發(fā)送的數(shù)據(jù)包被發(fā)送，以使傳輸窗口被充滿。在新Reno中，ssthresh從無限開始，并在每一丟失事件時(shí)被修改。在loss*ssthresh_decay_factor時(shí)它被設(shè)置為擁塞窗口。在此點(diǎn)之后，它可以線性地增長。

結(jié)果，TCP連接的吞吐量非常容易受損于早期的丟失，甚至幾個(gè)連續(xù)的丟失。

發(fā)明內(nèi)容

本公開內(nèi)容提供對(duì)防止TCP太快地變得太保守的已知TCP實(shí)現(xiàn)(諸如新Reno)的增強(qiáng)。該技術(shù)在各種操作場景下都是有利的，諸如在高度可變的移動(dòng)環(huán)境下或在需要積極地推送小對(duì)象時(shí)。

該技術(shù)通過提供圍繞ssthresh的幾個(gè)新的控制，解決TCP連接的吞吐量非常容易受損于早期的丟失的問題。第一控制是應(yīng)用于TCP連接的頭n個(gè)丟失事件的丟失諒解機(jī)制。一般而言，此機(jī)制防止新TCP連接過早地結(jié)束慢啟動(dòng)以及在窗口增長方面變得保守(否則這將由于早期的丟失而發(fā)生)。第二控制是在由第一控制處理的頭n個(gè)丟失之后應(yīng)用的自我衰減機(jī)制。此機(jī)制將ssthresh下降與cwnd分離，并且因此對(duì)于阻止否則將出現(xiàn)的急劇的ssthresh下降是有用的。自我衰減機(jī)制還使得TCP能夠甚至在從丟失事件的快速恢復(fù)之后進(jìn)入/繼續(xù)是慢啟動(dòng)。

利用這些優(yōu)化，擁塞窗口仍表現(xiàn)得如利用標(biāo)準(zhǔn)TCP實(shí)現(xiàn)它所表現(xiàn)的那樣。然而，這些控制解決TCP回退的積極性，即通過當(dāng)有數(shù)據(jù)包丟失時(shí)防止上限快速地減小。