Компьютерные сети. 6-е изд.

Чтобы улучшить ситуацию, многие реализации TCP используют отложенные подтверждения (delayed acknowledgements). Идея в том, чтобы задерживать подтверждения и обновления размера окна на время до 500 мс в надежде получить дополнительные данные и отправить подтверждение вместе с ними. Если терминал успеет выдать эхо в течение 500 мс, удаленной стороне нужно будет выслать только один 41-байтный пакет, таким образом, нагрузка на сеть снизится вдвое.

Хотя отложенные подтверждения и снижают нагрузку на сеть, тем не менее отправитель, передающий множество маленьких пакетов (к примеру, 41-байтные пакеты с 1 байтом реальных данных), по-прежнему работает неэффективно. Метод, позволяющий повысить эффективность, известен как алгоритм Нейгла (Nagle’s algorithm) (Nagle, 1984). Предложение Нейгла звучит просто: если данные поступают отправителю маленькими порциями, он просто передает первый фрагмент, а остальные помещает в буфер, пока не получит подтверждение приема первого фрагмента. После этого можно переслать все накопленные в буфере данные в виде одного TCP-сегмента и снова начать буферизацию до получения подтверждения о доставке следующего сегмента. Таким образом, в каждый момент времени может передаваться только один небольшой пакет. Если за время прохождения пакета в обе стороны приложение отправляет много порций данных, алгоритм Нейгла объединяет несколько таких порций в один сегмент, и нагрузка на сеть существенно снижается. Кроме того, согласно этому алгоритму, новый пакет должен быть отправлен, если объем данных в буфере превышает максимальный размер сегмента.

Алгоритм Нейгла широко применяется различными реализациями TCP, однако бывают ситуации, в которых его лучше отключить. В частности, интерактивным играм по интернету обычно требуется быстрый поток мелких пакетов с обновлениями. Если буферизировать эти данные для пакетной пересылки, игра будет работать неправильно, что не порадует пользователей. Дополнительный нюанс в том, что иногда при задержке подтверждений использование алгоритма Нейгла приводит к временным тупиковым ситуациям: получатель ждет данные, к которым можно присоединить подтверждение, а источник ждет подтверждение, без которого не будут переданы новые данные. Так, например, может задерживаться загрузка веб-страниц. На этот случай существует возможность отключения алгоритма Нейгла (параметр TCP_NODELAY). Подробнее об этих и других решениях см. работу Могула и Миншалла (Mogul and Minshall, 2001).

Еще одна проблема, способная значительно снизить производительность протокола TCP, известна под названием синдрома глупого окна (silly window syndrome) (Кларк; Clark, 1982). Ее суть в том, что данные пересылаются TCP-подсистемой крупными блоками, но принимающая сторона интерактивного приложения считывает их посимвольно. Чтобы разобраться в этом, рассмотрим илл. 6.41. Начальное состояние таково: TCP-буфер приемной стороны полон (то есть размер его окна равен нулю), и отправителю это известно. Затем интерактивное приложение читает один символ из TCP-потока. Принимающая TCP-подсистема радостно сообщает отправителю, что размер окна увеличился и что он теперь может отправить 1 байт. Отправитель повинуется и передает 1 байт. Буфер снова заполняется, о чем получатель сообщает с помощью подтверждения для 1-байтного сегмента с нулевым размером окна. И так может продолжаться вечно.

Дэвид Кларк предложил запретить принимающей стороне отправлять информацию об однобайтовом размере окна. Вместо этого получатель должен подождать, пока в буфере не накопится значительное количество свободного места. В частности, получатель не должен отправлять сведения о новом размере окна, пока не сможет принять сегмент максимального размера (который он объявлял при установке соединения) или пока его буфер не освободится хотя бы наполовину. Кроме того, увеличению эффективности передачи может способствовать сам отправитель, отказываясь от отправки слишком маленьких сегментов. Вместо этого он должен подождать, пока размер окна не станет достаточно большим для отправки полного сегмента (или хотя бы равного половине размера буфера получателя).

В задаче избавления от синдрома глупого окна алгоритм Нейгла и решение Кларка дополняют друг друга. Нейгл пытался решить проблему приложения, предоставляющего данные TCP-подсистеме посимвольно. Кларк старался разрешить проблему приложения, посимвольно получающего данные у TCP. Оба решения хороши и могут работать одновременно. Суть их заключается в том, чтобы не отправлять и не просить передавать данные слишком малыми порциями.