[发明专利]分组丢失容忍传输控制协议拥塞控制

说明书

在传输控制协议(“TCP”)会话期间，发送端点计算机监视当数据被发送到接收端点计算机时所发送的数据量和数据丢失模式。发送端点计算机基于监视的所发送数据量和数据丢失模式周期性地确定是正在以低于、等于还是高于路径容量发送数据。发送端点计算机响应于确定是正在以低于、等于还是高于路径容量发送数据，周期性地动态调整向接收端点计算机发送数据的速率。

技术领域

本公开内容总体涉及网络流量管理，更具体地，涉及容忍分组丢失的传输控制协议(“TCP”)拥塞控制。

背景技术

传统的TCP对分组丢失非常敏感。例如，利用TCP NewReno的拥塞控制机制，路径中仅0.1％的随机分组丢失可能导致吞吐量下降20-30％。这是TCP在涉及有损链路(例如，连接不良的无线链路)的路径上表现不佳的主要原因。

不能容忍TCP的丢失从根本上是Van Jacobson的拥塞控制和拥塞避免(VJ-CCCA)算法的副产物，在该算法上建立TCP中的拥塞控制及其所有调制解调器变体。1988年，Jacobson描述了在ARPANET中观察到的“拥塞崩溃”问题，在此期间，由于拥堵，吞吐量下降了一千多倍。Jacobson概述了VJ-CCCA作为一种补救措施，它仍然是当今传统TCP拥塞控制机制的基础。Jacobson的算法将观察到的分组丢失视为网络拥塞的信号，并将解决网络拥塞问题的全部责任赋予端点。VJ-CCCA的工作原理是根据链路本身可靠的假设，减慢端点活动以响应数据分组丢失。VJ-CCCA的目标是通过避免拥塞崩溃来保护互联网本身。

当网络和路由基础设施处于起步阶段时，这些设计选择适合于当时的条件，具有很少的过载保护和非常基本的流量管理。当时的大多数主机基本上直接连接到主干网，并且没有ISP。因此，网络稳定性完全取决于主机的行为。此外，链路基于具有低误码率的物理连接，因此传输错误相对较少。

Jacobson算法及其后续的变体在其引入之后长时间工作良好，并且向互联网提供稳定性。但随着过去十年左右互联网的发展和商业化，人们看到这种强有力的补救措施的某些不良副作用。一个这样的问题是当路径变得有损时吞吐量的降低，这是诸如基于802.11(Wi-Fi)或蜂窝协议的无线链路的常见情况。将分组丢失视为拥塞的标志假设了可靠的链路，因此基于VJ-CCCA的TCP拥塞控制对分组丢失高度敏感。这随着当前无线链路的普遍存在而成为问题，在无线链路上，由于传输错误而不是拥塞，分组经常丢失。

1988ARPANET与现代互联网之间的另一个根本变化是服务和用户管理层的引入，这是互联网商业化的关键结果。这个管理层是必要的，因为在不控制谁可以访问其服务以及达到何种程度的情况下，不能实际建立盈利业务。该服务/用户管理层(通常采用准入控制、用户管理、策略管理、网络安全等形式)位于用户(主机)和实际流量路由功能(路由器和骨干网)之间，以及仅允许符合服务协议和使用策略并且不会造成安全威胁(包括对网络稳定性的威胁)的用户流量传递到路由功能。通过添加该管理层，网络的稳定性不再取决于各个主机/用户的行为。创建Jacobson的补救措施来“治疗”的原始“疾病”(网络拥挤崩溃)可能成为一种几乎不可能的可能性。这从根本上改变了VJ-CCCA的假设，并使原始拥塞控制设计选择受到质疑。

期望解决这些问题。

发明内容

提供了丢失容忍的TCP传输，其在有损环境(例如Wi-Fi、蜂窝、低质量ISP等)中保持良好的吞吐量并且表现良好。为了实现丢失容忍，传输不基于VJ-CCCA。相反，利用自学习收敛功能来检测和控制数据路径上的拥塞和传输速率。更具体地，与VJ-CCCA相比，丢失容忍传输不是试图从端点管理网络拥塞和稳定性，而是专注于管理两个通信端点之间的路径拥塞。通过专注于避免路径的过载或未充分利用，丢失容忍传输在给定路径条件下实现最佳的吞吐量。传送端点上的丢失容忍传输使用来自网络的反馈和来自接收端点的响应中包含的信息来调整传输速率。