TCP加速机制是如何加速的？

一、什么是TCP加速？

 

TCP加速就是在高时延链路提高吞吐量的一系列解决方案。

 

二、为什么需要对TCP进行加速？

 

1、传统的TCP拥塞控制算法并不适用于高时延、高误码的链路。

2、随着web元素的丰富，用户量的增加对交互时延和处理能力的要求越来越高。

3、对资源和合理配置，提高网络带宽利用率的需求。

 

以同步卫星通信场景为例讲解1

卫星通信的传输时延是因为卫星在36000公里的高空，电波的从地面到卫星再回到地面的时间大约是0.27秒（30万公里/秒）。这就是所谓的卫星通信的传输延时。

实测来讲：卫星的传输时延远大于理论值，同步卫星天地往返时延在500ms以上，链路较差是在600ms-800ms之间波动。

实际测试：在时延500ms、时延抖动较小的情况下，TCP连接不做加速时传输速率为空口带宽（卫星口最大传输能力）的30%-40%。例：10Mbps的带宽最大只能利用3Mbps-4Mbps，其余资源被浪费。

 

三、如何对TCP加速？

 

如何对TCP进行加速业界并没有一个标准，但有一系列的推荐方法。详细可阅读RFC 3135

 

现在最常用的方法是：TCP透明代理 + 算法优化 

 

TCP透明代理（TCP加速的核心思想）

原理：就是利用一些手段在内核或者协议栈捕获TCP报文，将TCP报文送入TCP加速器中处理并在处理完成后将报文头部还原并继续转发。

好处：1、透明代理可以把端到端的TCP分割为几个部分，这样就可以根据每个部分的丢包、时延情况进行不同的优化，从而提高TCP的性能。

           2、TCP加速器将一端的连接终结，然后重新发起一个连接到另一端。这样两端的数据包都被缓存在两端的TCP加速器上，TCP加速器之间的数据发送由加速器自行控制。

 

算法优化

原理：利用透明代理机制，在加速器之间或加速器与Server端之间修改或优化算法，使用更适用链路特点的算法可以事倍功半！

    单边加速：只需要在tcp的一端部署的加速技术（绝大多数都是优化tcp的拥塞控制算法）

        优点：部署容易，变动较小，应用范围广，研发厂商多算法丰富多样。

        缺点：必须兼容标准的TCP协议，优化调整点不如双边多。

    双边加速：双端部署

        优点：可以采用更高效的传输协议，数据缓存，流量压缩，多路径转发

        缺点：部署较为麻烦，必须双端部署；如果是客户端需要安装相应软件工具

 

注意！！！

上述所说的TCP加速方法只能提高TCP连接的带宽利用率不能提高TCP连接的建链速度等；简单来说就是不能提高你访问网页的速度，只能提高你下载文件的速度！

 

如果想提高HTTP的访问速度请选择压缩等方法

 

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注：如果想进一步研究TCP加速的优化方案建议研究RFC3135

 

卫星通信行业的大佬 休斯的TCP加速就是按照RFC 3135做的

 

之前和小伙伴们研究了一下

RFC 3135 大致有这几块（PEP就是TCP透明代理）

1、TCP ACK处理：  TCP PEP 基于TCP ACK操作

2、TCP ACK间距：  ACK间隔用于平滑遍历链路的TCP确认流

3、本地TCP确认：   PEP接收的TCP数据段由PEP本地确认

4、本地TCP重传：本地重传在TCP PEP和接收端系统之间的路径上丢失的数据段

5、TCP ACK过滤和重建：通过过滤链路一侧ACK，并在链路的另一侧重建已删除的ACK来解决由于不对称链路产生的拥塞问题

6、隧道：封装消息以跨特定链路传送消息或强制消息遍历特定路径，封装隧道另一端的PEP在最终传送到接收端系统之前移除隧道封装器 （中间链路使用UDP传输就是这种）

7、压缩：压缩各部分简要需要通过链路的字节数

8、处理与TCP断开链路的周期：TCP发送方未收到预期的确认，在重传定时器到期时会导致TCP关闭其连接

9、基于优先级的附庸：通过缓慢且昂贵的链路实现基于优先级的数据复用，可以显著提高所选应用或连接的链路性能和可用性

10、协议助推器机制：如UDP错误检测、奇偶校验分组数据包、发送PEP添加时间戳来延迟分组一边接收端重现正确的间隔