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提高广域网效率 Windows Server 2008中的下一代TCP/IP栈

 看见就非常 2012-08-30

提高广域网效率

管理员管理分支办公室不断遇到的挑战就是优化可用带宽、改善位于远程地点的员工效率。Windows Server 2008提供一些新特点与改善,满足远程地点的关键需求。

TCP/IP 堆栈
Windows Server 2008包括TCP/IP协议堆栈的新执行,即下一代TCP/IP栈,为互联网协议版本4(IPv4)以及互联网协议版本6(IPv6)完整地重新设计了TCP/IP功能,满足今天不同的网络环境连接与技术操作需求。下列为新特征或增强的特征:

 接收Window Auto-Tuning与Compound TCP,更好利用可用网络带宽
 加强高损失环境,使连接更一致、可靠
 为IPv4而设的Neighbor Unreachability Detection,当网络节点不可用时提供更好的检测与恢复
 Dead Gateway Detection更改,允许计算机决定之前静止网关已经在线恢复,加快输出量。
 PMTU Black Hole Router Detection更改,防止连接中断
 Routing Compartments允许流量在VPN连接中以最有效的方式发送
 网络诊断框架(Network Diagnostics Framework)支持,提供客拓展的系统结构,帮助用户利用网络连接从故障中恢复
 Windows Filtering Platform,是新的体系结构,提供APIs,以便Independent Software Vendors (ISVs)可以在TPC/IP协议栈的几层以及几个操作系统中进行筛选,允许创建防火墙、防毒软件、诊断软件以及其它应用与服务种类
 明确诊断通知(Explicit Congestion Notification),解决拥挤的路由器问题,提供更多、更有效的整体吞吐量

下列增强内容帮助减缓分支办公室中常见的问题,通常通过低速、不十分可靠的WAN连接,连接到集线器网络。

接收 Window Auto-Tuning
TCP接收视窗大小是TCP连接中用于存储输入数据的接收主机的内存缓冲器中字节量。对于基于当前网络条件的连接,为正确决定最大接收窗口大小,下一代TCP/IP栈支持Receive Window Auto-Tuning。Receive Window Auto-Tuning测量带宽延迟产物(由连接的潜伏性增加的带宽),决定每个连接的接收窗口理想大小,以及应用修复率,并有规律地自动调整最大接收窗口大小。

TCP之间吞吐量提高后,网络带宽的使用会在数据传输过程中增加。如果所有应用都得到优化接收TCP数据,网络的整体使用会得到极大增加,因此可以更好使用本地区与网络以及连接分支办公室集线器的各个WANs的带宽。

Compound TCP
Receive Window Auto-Tuning优化接收方吞吐量时,下一代TCP/IP栈中的Compound TCP (CTCP)优化发送方的吞吐量。两者合作,可以提高连接使用并为大型带宽延迟产物连接生产实质操作产物。

CTCP用于TCP连接,带有大型接收窗口大小以及大型带宽延迟产物(延迟产生连接带宽),极大增加了一次发送出的发送数据量,但是保证其行为不会为其它TCP连接带来负面影响。

例如,微软内部测试中,因为50毫秒来回次时间、1GB/秒的链接将大型文件的备份数量减少了几乎一半。连接更大型带宽延时产物(bandwidth-delay product)可以获得更好的效果。

高损失环境改善
下一代TCP/IP栈支持下列注视请求(PFCs),以优化高损失环境的吞吐量,如通过WAN链接连接到集线器网站的分支办公室,有可能经历高潜伏期或不十分可靠:

 RFC 2582- TCP's Fast Recovery Algorithm 的NewReno Modification:数据窗口中多个片断丢失,发送者收到部分确认,肯定数据已收到,NewReno算法改变发送人可以增加其发送率的方法,提供更快的吞吐量。

 RFC 2883 –是TCP: SACK的Extension to the Selective Acknowledgement (SACK) Option,在RFC2018中给出定义,允许接收器显示至多4个收到数据的不相邻块。RFC 2883定义了额外的SACK TCP选择确认复制包接收器的使用,允许包括SACK选择的TCP部分决定何时不必要转发一部分并调整行为,防止未来再次发生转发。减少转发的数量,提高整体吞吐量。

 RFC 3517-基于保守选择确认(Conservative Selective Acknowledgment ,SACK)的TCP损失恢复算法(Loss Recovery Algorithm for TCP)。Windows Server? 2003 和 Windows? XP使用SACK信息仅决定哪些TCP片断没有到达终点。RFC 3517定义使用SACK信息执行损失恢复的方法,当收到复制确认以及替换快速恢复算法当SACK在链接中实现SACK时。下一代TCP/IP堆栈继续在每个连接的基础上追踪SACK信息,并在终点未收到片断时监控快速恢复。

 RFC 4138--Forward RTO-Recovery (F-RTO):带有TCP及流控制传输协议 (SCTP)的探测伪造转播超时设定(Detecting Spurious Retransmission Timeouts)的算法。The Forward-Retransmission Timeout (F-RTO)算法防止不必要的TCP片断转播。当突然或临时增加来回时间时(RTT),如当无线用户从一个无线接入点(AP)漫游另一个无线接入点时,不必要的TCP片断转播有可能发生,F-RTO防止不必要的片断转播发生,可以更快返回正常发送率。

总体而言,这些改善有助于更快、更一致的交流,为用户带来与交流相关的更少问题,同时在分支办公室中通过WAN连接进行计算。

静止网关探测更改
TCP/IP中Windows Server 2003 和 Windows XP而设的静止网关探测提供failover功能,但没有failback功能,failback功能中静止网关再次尝试以决定是否可用。下一代TCP/IP堆栈通过使用之前探测到的静止网关,周期性尝试发送TCP流量,为failback提供静止网关。如果TCP流量通过静止网关发送成功,下一代TCP/IP堆栈交换默认静止网关,变成之前探测到的静止网关。为主要默认网关支持failback,可以通过使用主要默认静止网关向终点发送流量,提供更快的服务。在分支办公室场景中,这种办法可以使交流转变回到更高速的分支办公室与集线器网站之间的主要链接中,集线器网站已脱机,所以数据传输速度更快。

PMTU黑洞路有器探测更改
在RFC 1191中已给出定义的路径最大传输单元(PMTU)发现依赖于互联网控制信息协议(ICMP)Destination Unreachable-Fragmentation Needed和来自包含下一连接MTU的路由器Don’t Fragment (DF) Set信息。但是在某些情况下,中间路由器悄悄丢弃不能成为片断的包裹。这些种类的路由器即黑洞PMTU路由器。此外,由于防火墙管理,中间路由器可能丢掉ICMP信息。由于黑洞PMTU路由器,TCP连接可以暂停、终止。

当TCP片断转播并为链接自动调整PMTU,而不是依赖于接收ICMP错误信息,PTMU黑洞路由器探测可以探测到。在Windows Server 2003 和 Windows XP中,默认PMTU黑洞路由器探测无法使用,因为使用PMTU黑洞路由器将增加为制定网络片断执行的转播的最大数量。下一代TCP/IP堆栈实现默认PMTU黑洞路由器探测,防止TCP链接免受中断,对分支办公室中的拥护和计算机来说意味着更少掉线。

Routing Compartments
为防止虚拟私人网络(VPN)界面之间的不希望发送流量发生,下一代TCP/IP堆栈支持routing compartments。Routing compartments是一套界面与有自己IP路有标的注册部分的结合。计算机可以拥有多个routing compartments,这些routing compartments之间是相互独立的。每个界面可以仅仅属于单一compartment。例如,当用户在Windows XP中启用因特网与TCP/IP之间的VPN连接时,拥护的计算机通过操纵IPv4路有表的入口,会部分链接到因特网和私人内部网中。对支持routing compartments 的VPN客户而言,下一代TCP/IP堆栈将因特网连接从带单独IP路有表的私人内部网连接中分离开。在一些场景中,分支办公室通过VPN链接,连接集线器网络,这样节省了带宽以及集线器网络与设备中的处理时间,因为送往因特网的包裹不太可能通过集线器网络传送。

互联网协议版本 (IPv6)
在Windows Server 2008 和 Windows Vista中, 安装并默认IPv6。IPv6设置可以通过因特网协议版本6(TCP/IPv6)中的成分,以及Netsh界面IPv6内容中的命令得到配置。Windows Server 2008 以及 Windows Vista 中的IPv6不能卸载,但是可以不激活。

下一代TCP/IP堆栈支持双IP层结构,在双IP层结构中IPv4和IPv6的执行共享公共传送(TCP 和 UDP)以及取景层。下一代TCP/IP堆栈默认拥有激活的IPv4以及IPv6,无须为获得IPv6支持再安装独立成分。

服务质量
Windows Server 2003 和 Windows XP中,对应用的服务质量(QoS)功能通过Generic QoS (GQoS) APIs实现。用于GQoS APIs的应用加快了优先递送功能。Windows Server 2008 和Windows Vista中,有为企业以及家用用户管理网络流量的新设备。

为企业网络而设的基于政策的QoS
Windows Server 2008 和 Windows Vista中的QoS政策允许IT人员对外发的网络流量优先处理或管理发送率。IT人员可以限制设置,制定应用名称,制定资源和终点IP地址,并制定资源和终点TCP或UDP端口。QoS政策设置是用户配置或计算机配置组群政策设置的一部分,通过使用Group Policy Object Editor得到配置。QoS政策通过使用Group Policy Management Console,与Active Directory? Domain Services容器小(域、网站以及企业单元)相连。

为管理带宽使用,QoS政策可以为从出率用扼杀率进行配置。使用throttling,QoS政策可以将整体从出网络流量限制在制定速率中。为指定已经优先处理过的传送,流量将标记有Differentiated Services Code Point (DSCP)值。路由器或网络基础设施中的无线访问点可以替代不同队伍中的DSCP记号包,进行有区别的传送。DSCP标记和优先权可以同时使用,有效管理流量。因为throttling和优先标记位于网络层中,所以不需要更改应用。

使用服务质量政策,网络管理员可以对制定用户以及连接到集线器网络中服务器的分支办公室组的网络流量进行优先次序排列。这样可以在负荷处于峰值时,利用可用网络带宽,校对更快吞吐量、更好的用户体验以及更少延迟,从而达到更大整体生产力。

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