Zeta-TCP逆向控制

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

在實際的網(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)測到第一個丟包。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)的算法來計算每一個沒有被 ACK 或 SACK 的數(shù)據(jù)包丟失的概率，當(dāng)這個概率高于某一個閾值時，對應(yīng)的數(shù)據(jù)包就被判斷為丟失并會被重發(fā)。通過更及時準(zhǔn)確的判斷丟包并進(jìn)行重傳，Zeta-TCP 可以有效的讓 TCP 滑動窗口更平滑的向前移動，并降低錯誤重發(fā)的概率，減少帶寬的浪費。

今天，絕大多數(shù)的TCP實現(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)計的算法?；趤G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，這個假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，很多時候并不符合實際情況，特別是在無線網(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 ），將延時作為網(wǎng)絡(luò)擁塞的標(biāo)志。基于延時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)的實際情況。

Zeta-TCP 將延時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 不斷測量丟包和延時的變化幅度并根據(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，延時及其變化是否由擁塞引起，并據(jù)此來調(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 在以下三個方面對 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） 及時精準(zhǔn)的丟包預(yù)測

3） 反向控制發(fā)送方流量

Zeta-TCP在Linux上采用了Loadable Kernel Module（通過NetFilter Hook）的實現(xiàn)方式，在Windows上采用了IM Driver Filter的實現(xiàn)方式。Zeta-TCP實現(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。這種實現(xiàn)方法的優(yōu)勢是模塊化更清晰，更容易的在各種系統(tǒng)上實現(xiàn)，其缺陷是可能帶來額外的系統(tǒng)開銷。