[發(fā)明專利]分組丟失容忍傳輸控制協(xié)議擁塞控制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780076948.7
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN110073639B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝曉冰
• 申請（專利權(quán)）人: 奈飛公司
• 主分類號: H04L12/701
• 分類號: H04L12/701
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11258
• 代理人: 林強

在傳輸控制協(xié)議(“TCP”)會話期間，發(fā)送端點計算機監(jiān)視當數(shù)據(jù)被發(fā)送到接收端點計算機時所發(fā)送的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)丟失模式。發(fā)送端點計算機基于監(jiān)視的所發(fā)送數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)丟失模式周期性地確定是正在以低于、等于還是高于路徑容量發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送端點計算機響應(yīng)于確定是正在以低于、等于還是高于路徑容量發(fā)送數(shù)據(jù)，周期性地動態(tài)調(diào)整向接收端點計算機發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容總體涉及網(wǎng)絡(luò)流量管理，更具體地，涉及容忍分組丟失的傳輸控制協(xié)議(“TCP”)擁塞控制。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的TCP對分組丟失非常敏感。例如，利用TCP NewReno的擁塞控制機制，路徑中僅0.1％的隨機分組丟失可能導致吞吐量下降20-30％。這是TCP在涉及有損鏈路(例如，連接不良的無線鏈路)的路徑上表現(xiàn)不佳的主要原因。

不能容忍TCP的丟失從根本上是Van Jacobson的擁塞控制和擁塞避免(VJ-CCCA)算法的副產(chǎn)物，在該算法上建立TCP中的擁塞控制及其所有調(diào)制解調(diào)器變體。1988年，Jacobson描述了在ARPANET中觀察到的“擁塞崩潰”問題，在此期間，由于擁堵，吞吐量下降了一千多倍。Jacobson概述了VJ-CCCA作為一種補救措施，它仍然是當今傳統(tǒng)TCP擁塞控制機制的基礎(chǔ)。Jacobson的算法將觀察到的分組丟失視為網(wǎng)絡(luò)擁塞的信號，并將解決網(wǎng)絡(luò)擁塞問題的全部責任賦予端點。VJ-CCCA的工作原理是根據(jù)鏈路本身可靠的假設(shè)，減慢端點活動以響應(yīng)數(shù)據(jù)分組丟失。VJ-CCCA的目標是通過避免擁塞崩潰來保護互聯(lián)網(wǎng)本身。

當網(wǎng)絡(luò)和路由基礎(chǔ)設(shè)施處于起步階段時，這些設(shè)計選擇適合于當時的條件，具有很少的過載保護和非常基本的流量管理。當時的大多數(shù)主機基本上直接連接到主干網(wǎng)，并且沒有ISP。因此，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性完全取決于主機的行為。此外，鏈路基于具有低誤碼率的物理連接，因此傳輸錯誤相對較少。

Jacobson算法及其后續(xù)的變體在其引入之后長時間工作良好，并且向互聯(lián)網(wǎng)提供穩(wěn)定性。但隨著過去十年左右互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和商業(yè)化，人們看到這種強有力的補救措施的某些不良副作用。一個這樣的問題是當路徑變得有損時吞吐量的降低，這是諸如基于802.11(Wi-Fi)或蜂窩協(xié)議的無線鏈路的常見情況。將分組丟失視為擁塞的標志假設(shè)了可靠的鏈路，因此基于VJ-CCCA的TCP擁塞控制對分組丟失高度敏感。這隨著當前無線鏈路的普遍存在而成為問題，在無線鏈路上，由于傳輸錯誤而不是擁塞，分組經(jīng)常丟失。

1988ARPANET與現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)之間的另一個根本變化是服務(wù)和用戶管理層的引入，這是互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)化的關(guān)鍵結(jié)果。這個管理層是必要的，因為在不控制誰可以訪問其服務(wù)以及達到何種程度的情況下，不能實際建立盈利業(yè)務(wù)。該服務(wù)/用戶管理層(通常采用準入控制、用戶管理、策略管理、網(wǎng)絡(luò)安全等形式)位于用戶(主機)和實際流量路由功能(路由器和骨干網(wǎng))之間，以及僅允許符合服務(wù)協(xié)議和使用策略并且不會造成安全威脅(包括對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的威脅)的用戶流量傳遞到路由功能。通過添加該管理層，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性不再取決于各個主機/用戶的行為。創(chuàng)建Jacobson的補救措施來“治療”的原始“疾病”(網(wǎng)絡(luò)擁擠崩潰)可能成為一種幾乎不可能的可能性。這從根本上改變了VJ-CCCA的假設(shè)，并使原始擁塞控制設(shè)計選擇受到質(zhì)疑。

期望解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

提供了丟失容忍的TCP傳輸，其在有損環(huán)境(例如Wi-Fi、蜂窩、低質(zhì)量ISP等)中保持良好的吞吐量并且表現(xiàn)良好。為了實現(xiàn)丟失容忍，傳輸不基于VJ-CCCA。相反，利用自學習收斂功能來檢測和控制數(shù)據(jù)路徑上的擁塞和傳輸速率。更具體地，與VJ-CCCA相比，丟失容忍傳輸不是試圖從端點管理網(wǎng)絡(luò)擁塞和穩(wěn)定性，而是專注于管理兩個通信端點之間的路徑擁塞。通過專注于避免路徑的過載或未充分利用，丟失容忍傳輸在給定路徑條件下實現(xiàn)最佳的吞吐量。傳送端點上的丟失容忍傳輸使用來自網(wǎng)絡(luò)的反饋和來自接收端點的響應(yīng)中包含的信息來調(diào)整傳輸速率。