Zeta-TCP

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，丟包通常不是均勻發(fā)生的，而是經(jīng)常在短時(shí)間內(nèi)集中發(fā)生。TCP 改進(jìn)相關(guān)的RFC (New Reno 和引進(jìn) SACK 機(jī)制等) ，已經(jīng)明確定義了怎樣比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)到第一個(gè)丟包。但是當(dāng)啟用SACK的TCP進(jìn)入快速恢復(fù)階段后，丟包預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率顯著降低。

Zeta-TCP 引入了一種根據(jù)該連接傳輸歷史進(jìn)行智能學(xué)習(xí)的算法來(lái)計(jì)算每一個(gè)沒(méi)有被 ACK 或 SACK 的數(shù)據(jù)包丟失的概率，當(dāng)這個(gè)概率高于某一個(gè)閾值時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包就被判斷為丟失并會(huì)被重發(fā)。通過(guò)更及時(shí)準(zhǔn)確的判斷丟包并進(jìn)行重傳，Zeta-TCP 可以有效的讓 TCP 滑動(dòng)窗口更平滑的向前移動(dòng)，并降低錯(cuò)誤重發(fā)的概率，減少帶寬的浪費(fèi)。

針對(duì) TCP 的優(yōu)化算法（如 FastTCP），一般用來(lái)優(yōu)化出向流量。Zeta-TCP采用了逆向控制的方法，來(lái)優(yōu)化入向流量。逆向控制通過(guò)監(jiān)測(cè)每一個(gè)連接的質(zhì)量，給 TCP 連接的對(duì)端以豐富的提示信息，讓TCP 的對(duì)端能更及時(shí)的感知擁塞，丟包，從而更及時(shí)地重傳并調(diào)整其擁塞窗口以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)路徑的實(shí)際可用帶寬。

Zeta-TCP 在以下三個(gè)方面對(duì) TCP 核心算法進(jìn)行了大幅改進(jìn)：

1） 更適宜現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)狀況的擁塞避免 (Congestionavoidance) 機(jī)制

2） 及時(shí)精準(zhǔn)的丟包預(yù)測(cè)

3） 反向控制發(fā)送方流量

今天，絕大多數(shù)的TCP實(shí)現(xiàn)都是基于TCP New Reno 及其變種（例如 TCP SACK, RFC 3517）作為其擁塞避免算法。 New Reno 的擁塞避免算法是基于丟包統(tǒng)計(jì)的算法。基于丟包的算法，將丟包作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞的標(biāo)志。但是，隨著Internet的發(fā)展，這個(gè)假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，很多時(shí)候并不符合實(shí)際情況，特別是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，丟包的原因通常不是鏈路擁塞，而是由于信道衰減、無(wú)線的噪聲等原因?qū)е?。New Reno 算法一旦發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生丟包，就會(huì)將擁塞窗口 (CWND) 迅速縮小，導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)送量急劇下降。

TCP Vegas以及其變種（特別是 FastTCP ），將延時(shí)作為網(wǎng)絡(luò)擁塞的標(biāo)志?；谘訒r(shí)的擁塞控制算法克服了基于丟包的擁塞控制算法的缺陷，在今天的網(wǎng)絡(luò)中，更容易反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況。

Zeta-TCP 將延時(shí)和丟包的因素組合作為網(wǎng)絡(luò)擁塞的衡量標(biāo)準(zhǔn)。Zeta-TCP 不斷測(cè)量丟包和延時(shí)的變化幅度并根據(jù)該 TCP 連接歷史數(shù)據(jù)分析判斷當(dāng)前所經(jīng)歷的丟包，延時(shí)及其變化是否由擁塞引起，并據(jù)此來(lái)調(diào)整擁塞窗口，從而讓 TCP 的發(fā)送方流量最貼近 TCP 連接整條路徑的可用帶寬，從而減少擁塞，提高整條路徑帶寬利用率，最終達(dá)到提高 TCP 傳輸穩(wěn)定性和吞吐率的目的。

Zeta-TCP在Linux上采用了Loadable Kernel Module（通過(guò)NetFilter Hook）的實(shí)現(xiàn)方式，在Windows上采用了IM Driver Filter的實(shí)現(xiàn)方式。Zeta-TCP實(shí)現(xiàn)并不修改系統(tǒng)原有的TCP協(xié)議棧，而是攔截TCP的數(shù)據(jù)包，然后應(yīng)用其各種優(yōu)化算法。這種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)勢(shì)是模塊化更清晰，更容易的在各種系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，其缺陷是可能帶來(lái)額外的系統(tǒng)開(kāi)銷。