目录
1. 引言
一些修改建议，增加TCP的吞吐量或是增加事务功能。
2. 路径MTU发现
2.1 路径MTU概念
一条因特网传输路径中，从源地址到目的地址所经过的路径上所有IP跳的最大传输单元的最小值。也就是说，路径MTU就是无需进行分片处理就能穿过这条“路径”的最大传输单元的最大值。
2.2 路径MTU的发现方法
源地址将数据报的DF（不要分片）位置位，再逐渐增大发送的数据报的大小，若发现当前路径上的路由器需要对正在发送的IP数据报进行分片，路由器就会返回ICMP不可达差错。
目的就是确定两个IP主机之间的路径MTU，从而避免IP分片。
TCP的路径MTU发现方式：
- 连接建立时，TCP使用输出接口或对端声明的MSS中的最小MTU作为起始的报文段大小。
- 该连接上所有被TCP发送的IP数据报都被设置DF比特
- 若中间某个路由器需要对设置了DF标志的数据报进行分片，就会丢弃该数据报并产生ICMP的“不能分片”差错
- 收到了ICMP差错之后，TCP减少段大小并重传
2.3 路径MTU发现机制与TCP协同工作的作用
使TCP为非本地的连接使用大于536字节的MTU，从而增加吞吐量。
3. 长肥管道
3.1 长肥管道的概念
带宽时延乘积(b) = 带宽(b/s) * RTT(s)，也称为两端的管道大小，具有大的带宽时延乘积的网络被称为长肥网络(LFN)，运行在LFN上的TCP连接就被称为长肥管道。
3.2 长肥管道的问题
- 需要更大的窗口来提供最大的吞吐量——窗口扩大选项
- 分组丢失会使吞吐量急剧减少——快速重传和快速恢复算法
- 需要更好的RTT测量机制——时间戳选项
- TCP序号会被重用——使用TCP的时间戳选项的PAWS(保护回绕的序号)算法
4. 窗口扩大选项
该选项使TCP的窗口定义从16位增加为32位，TCP首部不改变，依然使用16位，而是定义一个选项实现对16位的扩大操作。
主动建立连接的一方在其SYN中发送该选项，被动建立连接的一方只能在收到带有该选项的SYN后才能发送该选项。
注意：
- 两个方向上的扩大因子可以不同
- 每个方向上的扩大因子在连接建立起来后就是固定的
5. 时间戳选项
发送方在每个报文段中放置一个时间戳值，接收方在确认中返回这个数值，从而允许发送方为每一个收到的ACK计算RTT
5.1 时间戳更新算法
对于每个连接只保持一个时间戳的数值，更新机制如下：
- tsrecent变量：下一个ACK中将要发送的时间戳的值；lastack变量：最后发送的ACK中的确认序号。后者就是接收方期望的序号。
- 当一个包含字节号lastack的报文段到达时，该报文段中的时间戳被保存在tsrecent中
- 无论何时发送一个时间戳选项，tsrecent就作为时间戳回显应答字段被发送，而序号字段被保存在lastack中
作用：
- ACK被接收方延迟的情况下，作为回显值的时间戳值对应于最早被确认的报文段；
- 若收到的报文段在窗口范围内但失序，表明前面的报文已丢失。
6. PAWS：防止回绕的序号
接收方将时间戳视为序列号的一个32位的扩展，E时重新出现的报文段的时间戳为2，比最近有效的时间戳小，故PAWS算法将其丢弃。
PAWS算法不需要再发送方和接收方之间进行任何形式的时间同步，接收方只需要时间戳的值单调递增且每个窗口至少增加1.
7. T/TCP：为事务用的TCP扩展
T/TCP是为了增加事务功能而对TCP进行的修改。
7.1 事务(transaction)的特征
- 应避免连接建立和连接终止的开销
- 等待时间应减少到等于RTT和SPT(Server Processing Time)之和
- 服务器应能检测出重复的请求，且收到重复的请求时不重新处理
7.2 改动一：避免三次握手
T/TCP通过使用 “加速打开” 来避免三次握手：
- 为打开的连接指定一个32位的连接计数CC，每次使用时加1
- 两个主机之间的每一个报文段都包括一个新的TCP选项CC，长度为6字节，包含发送方在该连接上的32位的CC值
- 一个主机维持一个缓存，保存上一次的CC值（从来自该主机的一个可接受的SYN报文段中获得）
- 接收方比较收到的CC值与发送方缓存的CC值的大小，若收到的CC比缓存的大，说明该SYN报文段是新的，报文段中的数据都被传递给接受应用进程，该连接称为半同步；若收到的CC比缓存的小，或接收主机上没有对应该客户的缓存CC，就执行正常的TCP三次握手。
该策略避免了三次握手，除非客户或服务器已经崩溃并重启，代价是服务器需要记住从每个客户接收的最近的CC值。
7.3 改动二：缩短TIME_WAIT状态
在两个主机之间测量RTT来动态计算TIME_WAIT的延时，TIME_WAIT的时延被设为8倍的重传超时值RTO
- 服务器的SYN和ACK必须被延迟，从而允许应答与它一起捎带发送
- 服务器必须对失序的请求报文段进行处理
- API必须使服务器进程用一个单一的操作来发送数据和关闭连接，从而允许第二个报文段中的FIN与应答一起捎带发送
- 给定主机的MSS应与其CC值一起缓存
- 客户未接收到来自服务器的窗口通告前也可以向服务器发送数据
- 使用最小3个报文段交换，每个方向上只能计算一个RTT
8. TCP的性能
TCP最大吞吐量的实际限制：
- 不能比最慢的链路运行得更快
- 不能比最慢的机器的内存运行得更快
- 不能比由接收方提供的窗口大小除以往返时间所得结果运行得更快（使用窗口大小作为带宽时延乘积）
TCP最高运行速率的真正上限是由TCP的窗口大小和光速决定的。
9. 小结
- 路径MTU发现在MTU较大时，对于非本地连接，允许TCP使用比默认的536大的窗口，可以提高性能
- 长肥管道的处理——窗口扩大选项、时间戳选项、PAWS算法（接收方提供序号回绕保护）
- 为事务用的TCP扩展——T/TCP，允许一个客户-服务器的请求-应答序列在一般情况下只用3个报文段来实现。