TCP加速機制是如何加速的？

1、什麼是TCP加速？

 

TCP加速就是在高時延鏈路提升吞吐量的一系列解決方案。

 

2、爲何須要對TCP進行加速？

 

一、傳統的TCP擁塞控制算法並不適用於高時延、高誤碼的鏈路。

二、隨着web元素的豐富，用戶量的增長對交互時延和處理能力的要求愈來愈高。

三、對資源和合理配置，提升網絡帶寬利用率的需求。

 

以同步衛星通訊場景爲例講解1

衛星通訊的傳輸時延是由於衛星在36000千米的高空，電波的從地面到衛星再回到地面的時間大約是0.27秒（30萬千米/秒）。這就是所謂的衛星通訊的傳輸延時。

實測來說：衛星的傳輸時延遠大於理論值，同步衛星天地往返時延在500ms以上，鏈路較差是在600ms-800ms之間波動。

實際測試：在時延500ms、時延抖動較小的狀況下，TCP鏈接不作加速時傳輸速率爲空口帶寬（衛星口最大傳輸能力）的30%-40%。例：10Mbps的帶寬最大隻能利用3Mbps-4Mbps，其他資源被浪費。

 

3、如何對TCP加速？

 

如何對TCP進行加速業界並無一個標準，但有一系列的推薦方法。詳細可閱讀 RFC 3135

 

如今最經常使用的方法是： TCP透明代理 + 算法優化 

 

TCP透明代理（TCP加速的核心思想）

原理：就是利用一些手段在內核或者協議棧捕獲TCP報文，將TCP報文送入TCP加速器中處理並在處理完成後將報文頭部還原並繼續轉發。

好處：一、透明代理能夠把端到端的TCP分割爲幾個部分，這樣就能夠根據每一個部分的丟包、時延狀況進行不一樣的優化，從而提升TCP的性能。

           二、TCP加速器將一端的鏈接終結，而後從新發起一個鏈接到另外一端。這樣兩端的數據包都被緩存在兩端的TCP加速器上，TCP加速器之間的數據發送由加速器自行控制。

 

算法優化

原理：利用透明代理機制，在加速器之間或加速器與Server端之間修改或優化算法，使用更適用鏈路特色的算法能夠事倍功半！

    單邊加速：只須要在tcp的一端部署的加速技術（絕大多數都是優化tcp的擁塞控制算法）

        優勢：部署容易，變更較小，應用範圍廣，研發廠商多算法豐富多樣。

        缺點：必須兼容標準的TCP協議，優化調整點不如雙邊多。

    雙邊加速：雙端部署

        優勢：能夠採用更高效的傳輸協議，數據緩存，流量壓縮，多路徑轉發

        缺點：部署較爲麻煩，必須雙端部署；若是是客戶端須要安裝相應軟件工具

 

注意！！！

上述所說的TCP加速方法只能提升TCP鏈接的帶寬利用率不能提升TCP鏈接的建鏈速度等；簡單來講就是不能提升你訪問網頁的速度，只能提升你下載文件的速度！

 

若是想提升HTTP的訪問速度請選擇壓縮等方法

 

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注：若是想進一步研究TCP加速的優化方案建議研究RFC3135

 

衛星通訊行業的大佬 休斯的TCP加速就是按照RFC 3135作的

 

以前和小夥伴們研究了一下

RFC 3135 大體有這幾塊（PEP就是TCP透明代理）

一、TCP ACK處理：  TCP PEP 基於TCP ACK操做

二、TCP ACK間距：  ACK間隔用於平滑遍歷鏈路的TCP確認流

三、本地TCP確認：   PEP接收的TCP數據段由PEP本地確認

四、本地TCP重傳：本地重傳在TCP PEP和接收端系統之間的路徑上丟失的數據段

五、TCP ACK過濾和重建：經過過濾鏈路一側ACK，並在鏈路的另外一側重建已刪除的ACK來解決因爲不對稱鏈路產生的擁塞問題

六、隧道：封裝消息以跨特定鏈路傳送消息或強制消息遍歷特定路徑，封裝隧道另外一端的PEP在最終傳送到接收端系統以前移除隧道封裝器 （中間鏈路使用UDP傳輸就是這種）

七、壓縮：壓縮各部分簡要須要經過鏈路的字節數

八、處理與TCP斷開鏈路的週期：TCP發送方未收到預期的確認，在重傳定時器到期時會致使TCP關閉其鏈接

九、基於優先級的附庸：經過緩慢且昂貴的鏈路實現基於優先級的數據複用，能夠顯著提升所選應用或鏈接的鏈路性能和可用性

十、協議助推器機制：如UDP錯誤檢測、奇偶校驗分組數據包、發送PEP添加時間戳來延遲分組一邊接收端重現正確的間隔