कैसे प्राप्त करें और उच्च गति टीसीपी कनेक्शन को मापें

इंटरनेट पर विश्वसनीय डेटा ट्रांसमिशन टीसीपी ( ट्रांसमिशन कंट्रोल प्रोटोकॉल ) प्रोटोकॉल पर आधारित है , जिसके लिए एक विनिर्देश लगभग 30 साल पहले प्रकाशित किया गया था। टीसीपी एल्गोरिथ्म ( RFC793 ) जुड़े डिवाइस को नेटवर्क पर काम करने के लिए प्रति सेकंड मेगाबाइट्स के दसियों और 100 सेकंड तक की देरी पर काम करने की अनुमति देता है। नई डेटा ट्रांसफर प्रौद्योगिकियों के तेजी से विकास के साथ, यह परिचय के 10 साल बाद स्पष्ट हो गया कि व्यापक चैनलों के लिए प्रोटोकॉल प्रदर्शन पर्याप्त नहीं होगा।

1) टीसीपी प्रतिबंध

डेटा ट्रांसफर की गति नेटवर्क और सिस्टम विशेषताओं पर निर्भर करती है।

img1 एक नेटवर्क पर डेटा संचारित करने की प्रक्रिया

क) बफर
मूल TCP कॉन्फ़िगरेशन बफ़र (विंडो आकार विकल्प - "विंडो आकार") की संचरण गति को सीमित करता है और 2 ^ 16 बाइट आकार (64 KB तक) का क्षेत्र है। इस मामले में अधिकतम थ्रूपुट:

उदाहरण: आपके पास इंटरनेट से 100 मेगाबिट कनेक्शन और सर्वर पर 100 एमएस की देरी है।
मानक टीसीपी स्टैक के साथ, अधिकतम डेटा ट्रांसफर दर 10 एमबीपीएस से अधिक नहीं है
(524288 बिट / 0.1 सेकंड = 5.24 एमबी / एस, इस तथ्य के बावजूद कि आपके पास 100 मेगाबिट लिंक है)।

ख) बैंडविड्थ-देरी उत्पाद (बीडीपी)
टीसीपी प्रदर्शन, सिद्धांत रूप में, चैनल की गति पर इतना निर्भर नहीं करता है, बल्कि तथाकथित "बैंडविड्थ * देरी उत्पाद" या बीडीपी (थ्रूपुट * देरी का परिणाम) पर है, जो टीसीपी कनेक्शन को अधिकतम करने के लिए प्रेषक और रिसीवर के लिए आवश्यक बाइट्स की संख्या है।
तथाकथित "लंबी वसा नेटवर्क" (LFN) के मामलों में प्रदर्शन समस्याएं उत्पन्न होती हैं, क्योंकि इस मामले में BDP टीसीपी विंडो के आकार से अधिक है, जिससे संचरण की गति सीमित हो जाती है।

img2 अधिकतम टीसीपी थ्रूपुट पर देरी का प्रभाव

एक उदाहरण मोबाइल इंटरनेट या एक तेज ऑप्टिकल लिंक है।
BDP गणना उदाहरण:
a) मोबाइल ब्रॉडबैंड: 10 एमबी / एस, 100 एमएस आरटीटी
B×D = 10^7 b/s × 10^-1 s = 10^6 b, or 1 Mb / 125 kB
बी) उच्च गति स्थलीय नेटवर्क: 1 जीबी / एस, 10 एमएस आरटीटी
B×D = 10^9 b/s × 10^-2 s = 10^7 b, or 10 Mb / 1.25 MB

आप बीडीपी की गणना यहां कर सकते हैं ।
टीसीपी का "विंडो आकार" अधिकतम चैनल लोड प्राप्त करने के लिए BDP से अधिक होना चाहिए।

ग) प्रोटोकॉल ओवरहेड
कुछ अनुमानों के अनुसार, दुनिया के लगभग 95% कंप्यूटर ईथरनेट तकनीक के माध्यम से जुड़े हुए हैं।
ईथरनेट MTU (ईथरनेट फ्रेम पेलोड) = अधिकतम। 1500 बाइट्स।
यदि आप सभी हेडर ईथरनेट, IP, TCP को ध्यान में रखते हैं, तो चित्र इस तरह दिखाई देगा:

img3 एक ईथरनेट फ्रेम का ट्रांसमिशन

संख्याएँ किसी विशिष्ट प्रोटोकॉल के लिए हैडर के आकार (बाइट्स में) को दर्शाती हैं।
IFG (इंटरफ्रेम अंतर) - आवश्यक अंतर-फ्रेम स्थान।
हेडर: प्रस्तावना, फ्रेम सीमांकक, ईथरनेट हेडर / एफसीएस - 26 बाइट्स, आईएफजी - 12 बाइट्स, आईपी हेडर - 20 बाइट्स, टीसीपी हेडर - 20 बाइट्स।

यदि आप वीएलएएन टैगिंग, टीसीपी टाइमस्टैम्प और अन्य वैकल्पिक सुविधाओं को छोड़ते हैं, तो ईथरनेट नेटवर्क पर टीसीपी का अधिकतम पेलोड होगा:
अधिकतम टीसीपी पेलोड = (एमटीयू - टीसीपी - आईपी) / (एमटीयू + इथरनेट + आईएफजी) = (१५००-४०) / (१५०० + २६ + १२) = ९४.९%

डी) देरी और पैकेट नुकसान
चूंकि यह सूचना का एक विश्वसनीय प्रसारण है, इसलिए नेटवर्क पर पैकेट नुकसान टीसीपी को पुन: संचार खंडों के लिए मजबूर करता है और सीधे गति में कमी को प्रभावित करता है।
पैकेट हानि के संबंध में टीसीपी की गति की निर्भरता मैथिस सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

कहाँ: MSS (अधिकतम खंड आकार) - अधिकतम TCP खंड आकार (MSS = MTU - पैकेट हेडर = 1460 बाइट्स),
MTU - निचले स्तर के OSI (ईथरनेट MTU = 1500 बाइट्स) के प्रेषित ब्लॉक का अधिकतम आकार,
RTT - दो-तरफा देरी का समय (एक छोर से दूसरे छोर तक और पीछे से, इंग्लिश राउंड ट्रिप टाइम से)
प्लॉस - नुकसान की संभावना।
आप यह नोट कर सकते हैं कि सूत्र Ploss = 0. के साथ मान्य नहीं है। यह सामान्य है, क्योंकि वास्तविक दुनिया में हमेशा पैकेट के नुकसान होते हैं।


img4 अधिकतम टीसीपी थ्रूपुट पर देरी और पैकेट हानि का प्रभाव

अधिकांश प्रदाता 0.01% (10`000 में से 1 पैकेट) से कम के नुकसान की गारंटी नहीं देंगे।
आप "netstat -s" कमांड के साथ प्रोटोकॉल पर आंकड़े देख सकते हैं।

2) टीसीपी अनुकूलन

ए) प्रोटोकॉल संवर्द्धन
इस संबंध में, प्रोटोकॉल एक्सटेंशन विकसित किए गए हैं, जो उच्च प्रदर्शन ( RFC1323 ) मानक के लिए टीसीपी एक्सटेंशन में वर्णित हैं, जो प्रतिबंधों को हल करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
उनमें से हैं:
- टीसीपी विंडो स्केल ऑप्शन: विंडो साइज को 2 ^ 30 (1 जीबी) तक बढ़ाने की क्षमता,
- टीसीपी चयनात्मक पावती ( SACK ) विकल्प: प्राप्त पक्ष इंगित करता है कि स्ट्रीम में कौन से पैकेट स्वीकार किए जाते हैं (सकारात्मक या नकारात्मक) ( RFC2018 ),
- टीसीपी टाइमस्टैम्प : आरटीटी माप में सुधार (राउंड ट्रिप टाइम मेजरमेंट - आरटीटीएम), ओवरलैपिंग अनुक्रम संख्या की रोकथाम ACK (प्रिवेंशन अगेंस्ट रैप्ड सीक्वेंस नंबर्स - PAWS),
- पथ MTU खोज : अधिकतम MTU का निर्धारण सभी तरह से,
- स्पष्ट भीड़ अधिसूचना ( ईसीएन ): पैकेट छोड़ने के बिना पथ की भीड़ को इंगित करता है ( RFC3168 )।

यहां वर्तमान कंप्यूटर टीसीपी / आईपी सेटिंग्स की जांच करें ।

b) ऑपरेटिंग सिस्टम का अनुकूलन
इस तथ्य के बावजूद कि 1992 में RFC1323 दस्तावेज़ वापस प्रकाशित किया गया था, ओएस में तुरंत बदलाव नहीं किए गए थे।

ओएस विंडोज
RFC1323 समर्थन विंडोज 2000 (एक्सपी, सर्वर 2003) के बाद से दिखाई दिया और रजिस्ट्री में आपको जिस विकल्प को मोड़ने की आवश्यकता थी, उसे सक्रिय करने के लिए।
विंडोज सर्वर 2008, विस्टा, 7 सिस्टम में टीसीपी / आईपी प्रोटोकॉल स्टैक का एक नया कार्यान्वयन शामिल है, जिसे नेक्स्ट जनरेशन टीसीपी / आईपी स्टैक के रूप में जाना जाता है। इसे आने वाले कई वर्षों तक विंडोज नेटवर्किंग तकनीक प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। नवाचारों के बीच:
- ऑटो-ट्यूनिंग रिसीव विंडो (प्राप्त विंडो ऑटो-ट्यूनिंग),
- कंपाउंड टीसीपी: अन्य प्लेटफार्मों पर उपयोग किए गए एल्गोरिदम के बजाय, एक नए एल्गोरिथ्म का उपयोग करके उच्च बैंडविड्थ के साथ नेटवर्क में कम प्रदर्शन की समस्या को हल करता है,
- उच्च हानि वाले वातावरण और अधिक के लिए संवर्द्धन।
कई विकल्प डिफ़ॉल्ट रूप से सक्षम होते हैं। कमांड लाइन के माध्यम से विन्यास।

विभिन्न ऑपरेटिंग सिस्टम (विंडोज एक्सपी, फ्रीबीएसडी, लिनक्स, सोलारिस, मैक ओएस एक्स) के लिए विस्तृत कॉन्फ़िगरेशन प्रक्रियाएं पिट्सबर्ग सुपरकंप्यूटर केंद्र की वेबसाइट पर पाई जा सकती हैं ।

नोट: यद्यपि अधिकांश ट्रैफ़िक राउटरों (विभिन्न नेटवर्कों के बीच) से होकर गुजरता है, टीसीपी केवल अप्रत्यक्ष रूप से अनुकूलन (कुछ मामलों में) से संबंधित है, क्योंकि यह OSI नेटवर्क मॉडल के निचले स्तर पर काम करता है और इष्टतम मार्गों और केवल डिलीवरसेट सेट करने का कार्य करता है। गंतव्य।

3) टीसीपी / आईपी स्टैक प्रदर्शन माप

नेटवर्क पर आपके इंटरनेट कनेक्शन की गति को मापने के लिए कई तरीके हैं।
यहाँ हम न्यूटीकैप यूटिलिटी ("न्यू टीटीसीपी") का उपयोग करके मामले पर विचार करेंगे, क्योंकि इसके कई अच्छे फायदे हैं:
- टीसीपी या यूडीपी पर चैनल थ्रूपुट को मापने के लिए एक सरल और प्रभावी तरीका,
- क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म सिंगल-फाइल प्रोग्राम (सीएलआई),
- स्थानीय टीसीपी / आईपी स्टैक (लूपबैक) की प्रभावशीलता को सत्यापित करने की क्षमता,
- स्थिर सर्वर ऑपरेशन (टीसीपी सत्रों का सही समापन), बिना किसी फ्रीज और क्रैश के
(जैसा कि iperf का मामला है),
- नैट से क्लाइंट का काम।

थोड़ा सा इतिहास: 1980 में, माइक मुस (लेखक) ने ttcp ("Test TCP") बनाया, जो पहले TCP बैंडविड्थ परीक्षण उपकरणों में से एक था। तब से कई कार्यान्वयन और नई सुविधाओं के साथ कई बदलाव किए गए हैं। न्यूटीकैप उनमें से एक है। नवीनतम बीटा अप्रैल 2010 है।

क्लाइंट-सर्वर योजना के अनुसार परीक्षण कार्य करता है।
पेलोड को मापा जाता है - पेलोड (हेडर के बिना)।
पोर्ट 5000 पर कनेक्शन। डेटा ट्रांसफर - 5001 (और यदि आप एक मल्टीथ्रेडेड टेस्ट निर्दिष्ट करते हैं)।

सर्वर - बस #nuttcp -S निर्दिष्ट करें
ग्राहक - आप कई विकल्प निर्दिष्ट कर सकते हैं।

एक उदाहरण:
फ्रीबीएसडी सर्वर, विंडोज एक्सपी एसपी 3 क्लाइंट, फास्टएटर (100 एमबीपीएस)।
सर्वर-आईपी # न्यूटीकैप -एस

ग्राहक विकल्प:
-w128 - टीसीपी खिड़की का आकार = 128 केबी प्राप्त करता है
-r - प्राप्त करना (ग्राहक के लिए रिसेप्शन)
-F - यदि आप NAT में हैं तो संभव कनेक्शन समस्याओं को ठीक करें
-5 - परिणाम को हर 5 सेकंड पर दिखाएं
-15 - परीक्षण अवधि (15 सेकंड)।

TX% और RX% ट्रांसमीटर और रिसीवर पर प्रोसेसर लोड हैं।

हार्डवेयर और TCP / IP OS स्टैक के प्रदर्शन की जाँच:
C: \> nuttcp.exe -w1m 127.0.0.1
205.0625 एमबी / 10.00 सेकंड = 172.0189 एमबीपीएस 19% TX 12% आरएक्स

परिणामों के उदाहरण:
- इंटेल कोर 2 डुओ (2 कोर) @ 1.6 गीगाहर्ट्ज़ / 1 जीबी रैम / विंडोज एक्सपी = 1300/1400 एमबीपीएस
- AMD Athlon X2 डुअल-कोर 4600 @ 2.4 GHz / 2 GB RAM / विंडोज 7 = 2000/2100 एमबीपीएस
- इंटेल XEON X5650 (24 कोर) @ 2.67GHz / 8 GB RAM / FreeBSD = 16600/6000 एमबीपीएस

डाउनलोड डाउनलोड करें (सर्वर से क्लाइंट तक) :
C: \> nuttcp.exe -w128 -r -F –i5 -T15 सर्वर-आईपी
56.0166 एमबी / 5.00 सेकंड = 93.9803 एमबीपीएस
56.0575 एमबी / 5.00 सेकंड = 94.0489 एमबीपीएस
56.0338 एमबी / 5.00 सेकंड = 94.0090 एमबीपीएस

168.2676 एमबी / 15.00 सेकंड = 94.1020 एमबीपीएस 3% TX 10% आरएक्स

कुछ-यूनिक्स-क्लाइंट # न्यूटैप -r -F -i5 -T15 सर्वर-आईपी
429.0000 एमबी / 5.02 सेकंड = 717.3541 एमबीपीएस
526.0000 एमबी / 5.00 सेकंड = 882.0518 एमबीपीएस

1371.1741 MB / 15.00 सेकंड = 766.6703 एमबीपीएस 26% TX 39% RX 3153 होस्ट-रेट्रन्स 0.29 msRTT

अपलोड अपलोड करें (क्लाइंट से सर्वर तक) :
C: \> nuttcp.exe -w128 –i5 -T15 सर्वर-आईपी
55.6250 एमबी / 5.00 सेकंड = 93.3169 एमबीपीएस
55.8125 एमबी / 5.00 सेकंड = 93.6562 एमबीपीएस
55.6875 एमबी / 5.00 सेकंड = 93.4277 एमबीपीएस

167.2500 एमबी / 15.12 सेकेंड = 92.7664 एमबीपीएस 17% TX 6% आरएक्स

कुछ-यूनिक्स-क्लाइंट # न्यूटैप -i5 -T15 सर्वर-आईपी
422.9375 एमबी / 5.00 सेकंड = 709.5294 एमबीपीएस
420.6875 एमबी / 5.00 सेकंड = 705.9357 एमबीपीएस
456.3750 एमबी / 5.00 सेकंड = 765.6674 एमबीपीएस

1305.3853 MB / 15.06 सेकंड = 727.0077 एमबीपीएस 20% TX 48% RX 24478 होस्ट-रिटेनर 0.29 msRTT

4) एक निष्कर्ष के बजाय

परीक्षण के दौरान, आपको यह याद रखने की आवश्यकता है कि एक व्यक्तिगत टीसीपी कनेक्शन की अधिकतम गति विभिन्न कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है:
- ट्रैक के सबसे धीमे खिंचाव के अधिकतम थ्रूपुट,
- अनुरोध भेजने और प्रतिक्रिया प्राप्त करने (RTT) के बीच का समय,
- बड़ी दूरी पर अधिकांश देरी फाइबर में प्रकाश की गति (~ 200 किमी / एमएस) के कारण होती है,
- नेटवर्क या डिवाइस अधिभार (सर्वर, राउटर, पीसी) के समय अतिरिक्त देरी हो सकती है,
- पैकेट की हानि का पता चलने पर स्वचालित मंदी (मानक टीसीपी भीड़ से बचाव तंत्र),
- अन्य नकारात्मक प्रभावों की अनुपस्थिति (भौतिक स्तर पर बिट त्रुटियों की न्यूनतम संख्या (बिट त्रुटि दर <10 ^ -8),
- नेटवर्क कार्ड का स्वास्थ्य और चालक का सही संचालन),
- एक भौतिक लिंक कई टीसीपी कनेक्शनों को एक साथ ले जा सकता है,
- एक होस्ट में एक साथ कई रिमोट कनेक्शन हो सकते हैं, यहां तक ​​कि एक ही रिमोट होस्ट (आप जल्दी से TCPView या TCPEye से जांच सकते हैं)।

लोकप्रिय स्पीडस्ट आमतौर पर ब्राउज़र के एक समूह में काम करता है, निकटतम उपलब्ध सर्वर के लिए फ्लैश + जियो-लोकेशन, जो बनाता है:
- स्थानीय मशीन (सीपीयू, मेमोरी) और नेटवर्क (डब्ल्यूडब्ल्यूडब्ल्यू हेडर, आदि) पर अतिरिक्त भार।
- सर्वर का चयन इष्टतम नहीं हो सकता है,
- गलत परिणामों की संभावना।

और अंत में, मैं कम नेटवर्क प्रदर्शन के साथ अक्सर सामना की जाने वाली समस्याओं पर ध्यान देना चाहूंगा:
- संकीर्ण टीसीपी विंडो (विंडो का आकार),
- ईथरनेट द्वैध बेमेल,
- खराब नेटवर्क केबल।

संबंधित लिंक:
technet.microsoft.com/en-us/magazine/2007.01.cableguy.aspx
fasterdata.es.net/fasterdata/host-tuning