FastTCP被認為是目前全球最先進的電信級TCP/IP協定單邊部署加速技術。
基本介紹
- 外文名：Fast TCP
- 性質：加速技術
- 地位：目前全球最先進的
- 運用：廣域網和無線數據網路的TCP流量
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技術介紹
FastTCP對廣域網和無線數據網路上的TCP流量有顯著的最佳化效果, 特別在高時延，高丟包率的TCP網路環境裡：
----減少套用的回響時延
----提高TCP吞吐量和有效流量的速度
----提高無線網路和廣域網頻寬的利用率
FastTCP技術由加州理工網路技術實驗室 (NetLab at California Institute of Technology) 的Steve Low教授及其合作人員發明。FastTCP 技術對TCP協定的改善主要是在其流量控制方面作了最佳化：FastTCP不修改TCP協定內TCP包頭(TCP Packet Header)的標準格式，只對TCP包頭裡的（Sequence Number, Window Scaling ）等數值作修改，並且最佳化了流量控制的算法，大大提高了TCP流量的效率，從而提高了廣域網頻寬的利用率。FastTCP對TCP包本身的內容(Payload)和標準的TCP包格式並不作改變。從理論上和從數百個企業用戶的近五年使用經驗了解得知，FastTCP協定對標準TCP協定的網路技術及用戶在兼容性上沒有任何影響。
技術特點
FastTCP技術特點包括：
1、在現有架構中即插即用，與主要廠商網路設備完全兼容
2、單邊部署，客戶端不需要安裝任何軟、硬體
3、完全兼容並加速各種標準及變種TCP協定流量
4、套用軟體無須作任何改變
5、能對不可壓縮或快取內容進行加速
6、支持Bypass功能和高可靠組架構，保證網路不會因FastSoft加速器故障而中斷
加速效果
一、檔案傳輸（在高時延環境：TTL>200）
加速的FTP傳輸速度約為未經加速的17-35倍。
二、網路時延（解決異網互通）
1、骨幹網結點連線時延：位於中國的異網結點平均時延大約減少50%；在全球範圍內，網站平均時延減少約為29%。
2、用戶終端的訪問時延：在中國，亞洲和美洲的寬頻接入終端，網頁下載反應平均時間減少約23%。
（以上數據來自於2011年中國區域測試數據，網路時延採用Gomez全球測試評估。）
技術套用場景
1、無線通訊網路接入和傳輸
Sprint Nextel的2G和3G CDMA 1X/EV-DO無線寬頻接入加速、海事衛星通訊數據傳輸加速
2、視頻流媒體播放
視頻會議套用、IPTV及網際網路影視服務 (Netflix) 、網頁內嵌視頻 (Fox影業)
3、雲計算套用
遠程套用協定 Remote Desktop Protocol (RDP)、各種內雲和外雲的套用
4、跨地區網路系統
豐富的多媒體套用支持全球範圍下載、提高了 Gomez 及 Keynote 性能指標、全球檔案快速分發
5、容災備份
EMC容災中心的EMC SRDF 複製、本田容災中心NetApp SnapMirror 複製
6、IDC加速
改善異網互通、提升用戶體驗, 擴大覆蓋用戶範圍
協定原理
與一般的TCP相比，FASTTCP的不同主要表現在三個方面：首先，它是一個基於平衡(Equilibrium)的算法，因此消除了包級振盪；第二：它使用佇列時延(Queuing Delay)作為主要的擁塞測量，在高速、長距離網路的中，佇列時延對擁塞的測量比丟包率具有更高的可靠性；第三，它具有穩定的流動態性，能夠在平衡狀態獲得加權指數級的公平性，且不會給長距離TCP流不公正的待遇。 FASTTCP擁塞控制算法可分為四個部分，其中，數據控制(Data Control)部分決定哪些包將要被傳送，視窗控制(Window Control)部分決定要傳送多少個包，爆發控制(Burstiness Control) 部分決定何時傳送這些包，這些決定都是在估計(Estimation)部分提供的信息的基礎上作出的。視窗控制以往返時間為時標控制TCP包傳輸，而爆發控制工作在一個較小的時標。
——估計部分：該估計信息被其它三部分使用。當收到肯定確認，將RTT平滑計算到平均RTT；當收到否定確認，將生成丟失指示。
——視窗控制：使用佇列時延作為其主要的擁塞測量。在一般的網路條件下，FastTCP周期性的根據平均RTT來更新擁塞視窗。當網路的流式樣或者拓撲結構改變時平衡點會發生偏移，FASTTCP採用平衡性和公平性算法實現效率最大化。
——數據控制：從候選池中選擇下一次要傳送的數據包：新數據包，被否定確認的包，或傳輸後還未被確認的包。數據控制部分決定如何將三個候選池中數據包混合傳送。特別是在當前頻寬-時延積越來越大的情況下，這個決定變得尤其重要。
——爆發控制：爆發控制部分通過使用一種類流方式追蹤可用頻寬，以達到平滑數據包傳送的目的。FASTTCP使用兩種爆發控制機制，一個補充流出的單個包的自同步，另一個使用小爆發使視窗平滑的增加。
研究現狀
華中師範大學計算機學院的譚連生教授，香港城市大學與澳大利亞墨爾本大學的Moshe Zukerman教授和加州理工學院計算機科學系與澳大利亞墨爾本大學的Lachlan L. H. Andrew博士通過近十多年的合作對Fast TCP的研究做出了尤為突出的貢獻。以下選取這三位著名學者有關Fast TCP研究方面代表性的論文用以介紹Fast TCP的研究現狀
當前的Fast TCP的研究焦點主要集中在吞吐率和穩定性上，Fast TCP的延遲性還沒有引起足夠的重視。然而，當Fast TCP在HTTP事務中用於傳輸網頁時，Fast TCP的延遲性就變成了一個重要的因素。參考文獻分析了HTTP事務的Fast TCP的擁塞視窗的動態性並且研發出一個接近Fast TCP/HTTP延遲性的分析模型。這個模型的分析結果顯示了網路參數和Fast TCP協定的設定值對Fast TCP/HTTP延遲性的影響方式，進而影響到用戶的網頁瀏覽體驗。
參考文獻分析了雙向Fast TCP的表現性能。在這篇文獻中作者研究了在反向路徑存在佇列的情況下基於延遲的擁塞控制的性能。特別的，作者通過考慮兩種情況（每個對應一個平衡,瓶頸連線的不同方向是飽和的）。作者認為Fast TCP的局部穩定性不由反向流量和每個流及連線的吞吐量的當前表現所改變。最後，作者考慮了網路中雙向流量對動態數目流量的影響。作者發現了在前向流和反向流之間的瓶頸改變的流量負載的條件以及一個給定的方向總是瓶頸的條件。
參考文獻研究了在雙向連線下的Fast TCP的傳輸控制協定的流量的穩定性和吞吐率。文獻[5]指出Fast TCP是一個為高速長延遲網路而提出的新的傳輸控制協定，它的性能只在單向數據通信中研究過。作者使用Fast TCP協定提出了一個針對雙向連線的數學模型，這個模型抓住了雙重啞鈴狀網路的不對稱頻寬的特點，同時這個特點也在ADSL，衛星及其他高速技術中很普遍。通過這個模型，作者獲得了一個有力的結果，它顯示對立面Fast TCP流觀察到的佇列延時在啞鈴狀網路中只有一個時間差異。此外，作者確立了雙向Fast TCP流獲得穩定性的條件，同時在此基礎上前向流和返向流的穩態吞吐率被推導出來。作者發現，在頻寬不對稱和每個方向都有一個流的條件下，在平衡的條件下雙向Fast TCP流的吞吐率只能獲得雙向連線容量中較小容量的連線的容量。擁有較大容量的連線沒有完全使用。
參考文獻提出了一個Fast TCP的模型，這個模型獲取了非對稱網路的動力學原理。研究發現，在非對稱網路中Fast TCP可以獲得穩定性但是它的吞吐率按照非對稱因子的一個函式衰減。
參考文獻使用單連結單來源網路的連續時間模型研究Fast TCP的穩定性。Fast TCP的擁塞視窗的漸進穩定性的一個充分條件被獲取了，這樣對Fast TCP的參數設定的一個指導方針就被確定了。
在網路中，經常需要量化一個協定比另一個協定公平多少，某一個參數的設定或某個協定的增強如何提高公平性。為此，參考文獻提出了一個一般遠程通信網路的評估不同協定公平性的框架。
在文獻中作者觀察Fast TCP發現，當許多流到達一個單一的瓶頸連線時，如果沒有干預出發，相關的協定TCP Vegas出現了非公正性。作者發現，如果一個新流到達時，存在流公平的分享頻寬，那么這個效果會更加的明顯。為此，作者提出了一個簡單的方法去減輕這種效應。
文獻考慮了由於對雙程傳播延時不精確的估計導致的不公平性和與Fast TCP操作相關聯的路由排隊的許多變種。通過一個簡單的例子，作者解釋了由於不精確估計產生的Fast TCP中的不公正性。作者發現可以通過把第一個包給每一個流，可以提高公正性和減小排隊變種。
文獻研究了啞鈴網路中Fast TCP在擾動下的性能。作者導出了延遲攝動對於Fast TCP擁塞視窗，佇列延遲，和總的吞吐率的轉移函式。通過使用這個轉移函式，脈衝的效果，步長，在擁塞視窗的斜坡延遲擾動，佇列延遲和吞吐率在理論上被分析了。分析結果顯示，斜坡延遲擾動使Fast TCP不穩定，步長延時擾動使導致恆定的錯誤，而脈衝延遲擾動不影響Fast TCP的穩定性。
文獻提出了一個在啞鈴網路下的Fast TCP流的路由佇列快取模型。作者用這個模型分析了在不通方案下路由佇列緩衝的瞬態動力學。結果發現，網路和Fast TCP的參數設定可以影響路由緩衝的瞬間性能。
文獻提出了一個叫做局部超快恢復的算法(PSFR)。這個算法用於處理由於Fast TCP中的隨機連線錯誤而產生的包丟失。當隨機連線錯誤出現在平衡狀態時，PSFR提高吞吐率和減輕路由佇列的震盪。
文獻指出，在Fast TCP中向前的流在雙向流的不對稱網路中會遭遇性能衰減。作者揭示了性能衰減的原因，即由單程的向前流衡量的佇列延遲會很嚴重的被向後流所影響。作者提出了一個新方法去減輕這種情況即使用TCP時戳選項。
文獻比較了Fast TCP與TCP Vegas的平衡性能。儘管如果他們知道他們真正的傳播延遲，這兩個協定有相同的平衡點，當有估計誤差時，Fast TCP更公平。當排隊延遲比傳播延遲值小很少時，Vegas的性能接近Fast的性能。
文獻中提出了一個新的Fast TCP的算法，它擴展了Fast TCP並在穩態得到（α,n)-比例公平，使得需要的緩衝數隻隨著第n個流的冪率而增長，並取名為廣義的Fast TCP(Generalized FAST TCP)。在缺乏反饋延遲的條件下，文獻證明了單一瓶頸連線並且資源均勻分配下網路的穩定性。
發展
FastSoft在中國北京設立辦事處，努力發展中國市場。目前FastTCP技術正受到運營商集團公司、設計院以及研究院的高度重視。FastSoft也努力發展中國本地實力，與銘德通信建立合作關係，負責FastTCP在中國地區的售前、維護與定製開發。
