速读原著-TCP/IP(TCP的未来和性能)

第24章 TCP的未来和性能

24.1 引言

T C P已经在从1200 b/s的拨号S L I P链路到以太数据链路上运行了许多年。在 8 0年代和9 0年代初期，以太网是运行 T C P / I P最主要的数据链路方式。虽然 T C P在比以太网速率高的环境（如T 2电话线、F D D I及千兆比网络）中也能够正确运行，但在这些高速率环境下， T C P的某些限制就会暴露出来。

本章讨论T C P的一些修改建议，这些建议可以使 T C P在高速率环境中获得最大的吞吐量。首先要讨论前面已经碰到过的路径 M T U发现机制，本章主要关注它如何与 T C P协同工作。这个机制通常可以使T C P为非本地的连接使用大于5 3 6字节的M T U，从而增加吞吐量。

接着介绍长肥管道(long fat pipe)，也就是那些具有很大的带宽时延乘积的网络，以及 T C P在这些网络上所具有的局限性。为处理长肥管道，我们描述两个新的 T C P选项：窗口扩大选项（用来增加 T C P的最大窗口，使之超过 6 5 5 3 5字节）和时间戳选项。后面这个选项可以使T C P对报文段进行更加精确的 RT T测量，还可以在高速率下对可能发生的序号回绕提供保护。这两个选项在RFC 1323 [Jacobson, Braden, and Borman 1992]中进行定义。

我们还将介绍建议的T / T C P，这是为增加事务功能而对 T C P进行的修改。通信的事务模式以客户的请求将被服务器应答的响应为主要特征。这是客户服务器计算的常见模型。 T / T C P的目的就是减少两端交换的报文段数量，避免三次握手和使用 4个报文段进行连接的关闭，从而使客户可以在一个RT T和处理请求所必需的时间内收到服务器的应答。

这些新选项（路径 M T U发现、窗口扩大选项、时间戳选项和 T / T C P）中令人印象最深刻的就是它们与现有的 T C P实现能够向后兼容，即包括这些新选项的系统仍然可以与原有的旧系统进行交互。除了在一个 I C M P报文中为路径M T U发现增加了一个额外字段之外，这些新的选项只需要在那些需要使用它们的端系统中进行实现。

我们以介绍近来发表的有关 T C P性能的图例作为本章的结束。

24.9 小结

本章已经讨论了五个新的 T C P特征：路径M T U发现、窗口扩大选项、时间戳选项、序号回绕保护以及使用改进的 T C P事务处理。我们观察到中间的三个特征是为在长肥管道——具有大的带宽时延乘积的网络—上优化性能所需要的。

路径M T U发现在M T U较大时，对于非本地连接，允许 T C P使用比默认的 5 3 6大的窗口。这样可以提高性能。

窗口扩大选项使最大的 T C P窗口从6 5 5 3 5增加到1千兆字节以上。时间戳选项允许多个报文段被精确计时，并允许接收方提供序号回绕保护（ PAW S）。这对于高速连接是必须的。这些新的T C P选项在连接时进行协商，并被不理解它们的旧系统忽略，从而允许较新的系统与旧的系统进行交互。

为事务用的T C P扩展，即T / T C P，允许一个客户/服务器的请求-应答序列在通常的情况下只使用三个报文段来完成。它避免使用三次握手，并缩短了 T I M E _ WA I T状态，其方法是为每个主机高速缓存少量的信息，这些信息曾用来建立过一个连接。它还在包含数据报文段中使用S Y N和F I N标志。

由于还有许多关于T C P能够运行多快的不精确的传闻，因此我们以对 T C P性能的分析来结束本章。对于一个使用本章介绍的较新特征、协调得非常好的实现而言， T C P的性能仅受最大的1千兆字节窗口和光速（也就是往返时间）的限制。