为什么TCP在高时延和丢包的网络中传输效率差?

简介:

说明:有同学私信问到,为什么TCP在高时延和丢包的网络中传输效率差? Google可以搜到很多的信息,这里转译了部分IBM Aspera fasp技术白皮书的第一章节内容,作为参考。

在这个数字世界中,数字数据的快速和可靠移动,包括全球范围内的大规模数据传送,对于几乎所有行业的业务成功都变得至关重要。

然而,传统的TCP协议具有固有的性能瓶颈,特别是对于具有高往返时间(RTT)和丢包的高带宽网络上最为显著。

TCP固有的传输性能瓶颈主要是由TCP的加性增/乘性减(AIMD)拥塞避免算法引起的,TCP拥塞算法缓慢地探测网络的可用带宽,增加传输速率直到检测到分组丢失,然后指数地降低传输速率。

TCP的这种拥塞算法是为了避免Internet整体拥塞而设计的,因为在互联网的早期,数据传送网络都是基于电缆固定网络,传输中出现丢包就可以100%的认为是传输通道出现了拥塞。然而在今天的网络情况下,WIFI/移动蜂窝网络等无线传输网络本身就具有天然的丢包可能性,这些与网络拥塞无关的其它分组丢失同样降低了传输速率。

事实上,TCP AIMD算法本身也会造成丢包,导致网络出现瓶颈。在提高传输速率直到发生丢失时,AIMD过于激进地探测可用带宽导致丢包。在某些情况下,这种由于激进探测带宽引发的丢包损耗实际上超过了来自其它原因(例如物理介质或交叉业务突发)的损耗,并且以不可预测的损耗比将"无损耗通信信道"变为"不可靠的信道"。

TCP AIMD中基于丢包的拥塞控制对网络端到端传输吞吐量具有致命的影响:当一个分组丢失需要重传时,TCP大幅降低发送数据甚至停止发送数据到接收应用,直到重传确认。所有的网络应用传输性能都会受到TCP这种拥塞算法的影响,但是对于大批量数据的传输而言,尤其致命。

TCP中可靠性(重传)与拥塞控制的这种耦合对文件传输造成严重的人为吞吐量损失,这从基于TCP的传统文件传输协议(如广域网上的FTP、HTTP、CIFS、NFS )的性能较差可见一斑。

下面条形图显示了在使用TCP (黄色显示)的文件传输技术的OC-1 (51 Mbps)链路上,在各种数据包丢失和网络延迟条件下可实现的最大吞吐量。TCP连接吞吐量有一个严格的理论限制,它仅取决于网络RTT和数据包丢失。请注意,增加更多带宽不会改变TCP有效吞吐量。文件传输速度没有提高,昂贵的带宽也没有得到充分利用。
screenshot

相关文章
|
29天前
|
移动开发 网络协议 安全
网络面试题:什么是 TCP/IP?
网络面试题:什么是 TCP/IP?
43 0
网络面试题:什么是 TCP/IP?
|
30天前
|
监控 负载均衡 网络协议
TCP重传与超时机制:解锁网络性能之秘
TCP重传与超时机制:解锁网络性能之秘
58 0
|
2天前
|
网络协议 Java API
深度剖析:Java网络编程中的TCP/IP与HTTP协议实践
【4月更文挑战第17天】Java网络编程重在TCP/IP和HTTP协议的应用。TCP提供可靠数据传输,通过Socket和ServerSocket实现;HTTP用于Web服务,常借助HttpURLConnection或Apache HttpClient。两者结合,构成网络服务基础。Java有多种高级API和框架(如Netty、Spring Boot)简化开发,助力高效、高并发的网络通信。
|
10天前
|
传感器 监控 安全
|
11天前
|
网络协议 安全 网络性能优化
|
21天前
|
缓存 网络协议 数据库连接
【底层服务/编程功底系列】「网络通信体系」深入探索和分析TCP协议的运输连接管理的核心原理和技术要点
【底层服务/编程功底系列】「网络通信体系」深入探索和分析TCP协议的运输连接管理的核心原理和技术要点
20 0
|
30天前
|
网络协议 算法 Linux
探索TCP状态机之旅:发现网络连接的生命周期与神秘魅力
探索TCP状态机之旅:发现网络连接的生命周期与神秘魅力
67 0
|
30天前
|
网络协议 网络性能优化
网络面试题:TCP和UDP的区别
网络面试题:TCP和UDP的区别
25 0
|
1月前
|
网络协议 Python
Python网络编程实现TCP和UDP连接
Python网络编程实现TCP和UDP连接
27 0
|
1月前
|
缓存 网络协议 安全
计算机网络:传输层(TCP详解)
计算机网络:传输层(TCP详解)

热门文章

最新文章