中國互聯網絡信息中心（CNNIC）于2019年8月(yuè)發布的(de)《中國互聯網狀況發展報告》顯示，截至2019年6月(yuè)中國網民規模已達到8.54億，2019年1月(yuè)到6月(yuè)僅移動互聯網接入流量就高(gāo)達553.9億GB，同比增長(cháng)107.3%。除了(le)巨大(dà)的(de)流量壓力和(hé)激增的(de)網民數量，智能手機、平闆電腦(nǎo)和(hé)筆記本等設備種類逐漸豐富；傳統的(de)浏覽器和(hé)新興的(de)移動應用(yòng)程序等各式浏覽工具不斷湧現；音(yīn)頻(pín)、視頻(pín)、遊戲、圖片等不同内容形式層出不窮；移動蜂窩數據網絡、固網、WiFi等“最後一公裏”的(de)網絡技術發展并普及，整體網絡環境變得(de)極其複雜(zá)。但無論網絡環境如何，普通(tōng)終端用(yòng)戶隻想快(kuài)速地獲取高(gāo)清且流暢的(de)内容。

這(zhè)看似簡單的(de)需求背後，互聯網内容提供商還(hái)要面對(duì)首幀時(shí)間、卡頓率、碼率、時(shí)延、下(xià)載時(shí)長(cháng)、多(duō)項任務同時(shí)進行時(shí)的(de)優先級等針對(duì)不同交付内容的(de)性能參數。要想在這(zhè)樣共享的(de)環境中使每個(gè)終端用(yòng)戶都能夠擁有一個(gè)高(gāo)效率、高(gāo)質量的(de)體驗，網絡協議(yì)層面的(de)優化(huà)必不可(kě)少。

擁塞控制，“治堵”關鍵

網絡環境好比市政交通(tōng)。隻有少量行人(rén)時(shí)，道路永遠(yuǎn)暢通(tōng)無阻。當越來(lái)越多(duō)的(de)機動車、非機動車湧上街(jiē)頭，堵車現象随之而來(lái)，于是就需要能有效應對(duì)不同狀況的(de)交通(tōng)規則來(lái)緩解交通(tōng)壓力。網絡亦是如此，流量太大(dà)、“路況”太複雜(zá)勢必會“堵”得(de)水(shuǐ)洩不通(tōng)，而這(zhè)個(gè)“堵”字用(yòng)行話(huà)來(lái)講就是“擁塞”，用(yòng)來(lái)“治堵”的(de)網絡“交通(tōng)規則”即是TCP（傳輸控制協議(yì)）擁塞控制算(suàn)法。

目前，主流的(de)TCP擁塞控制算(suàn)法主要被劃分(fēn)爲兩大(dà)類：一是以Cubic、Reno爲代表的(de)基于丢包的(de)算(suàn)法，二是包括FastTCP和(hé)BBR在内的(de)基于RTT（往返時(shí)間）/時(shí)延的(de)算(suàn)法。盡管不同TCP擁塞控制算(suàn)法的(de)具體運行機制有所差異，但都是通(tōng)過對(duì)需要發送的(de)數據量、擁塞窗(chuāng)口（cwnd）數值及接受窗(chuāng)口（rwnd）可(kě)接受的(de)數據量三項參數進行衡量，以達到避免網絡擁塞的(de)目的(de)。更進一步講，采用(yòng)TCP擁塞控制算(suàn)法所能實現的(de)理(lǐ)想效果是（如圖一），通(tōng)過算(suàn)法猜測網絡瓶頸在哪裏，在達到瓶頸值之前盡可(kě)能多(duō)地發送數據，同時(shí)盡可(kě)能接近瓶頸上限而又不超過，而非發生擁塞後再做(zuò)出反應。

圖一 TCP擁塞控制算(suàn)法運行機制

然而，面對(duì)市面上的(de)諸多(duō)選擇，是否有一種TCP擁塞控制算(suàn)法能夠适用(yòng)于所有的(de)場(chǎng)景呢(ne)？

以一敵百，難以實現

問題的(de)答(dá)案自然是否定的(de)，而且Akamai對(duì)網絡環境狀況的(de)監測結果也(yě)印證了(le)這(zhè)一點。Akamai在全球部署了(le)分(fēn)布最廣泛且高(gāo)度分(fēn)散的(de)内容交付網絡（CDN），具備較高(gāo)的(de)對(duì)整體網絡的(de)可(kě)見性，Akamai在自身平台上部署了(le)多(duō)種TCP擁塞控制算(suàn)法，包括FastTCP、BBR、QDK、Cubic、Reno等。以Akamai在亞太地區(qū)某區(qū)域不同網絡環境下(xià)的(de)有效發包效率爲例：

亞太地區(qū)某區(qū)域移動蜂窩網絡的(de)數據顯示（如圖二），當交付内容的(de)大(dà)小在1M至3M之間時(shí)，平均有效發包效率最高(gāo)的(de)TCP擁塞控制算(suàn)法爲QDK（18240.6kbps），比最低的(de)FastTCP快(kuài)約4.4Mbps，差異高(gāo)達驚人(rén)的(de)33%。使用(yòng)FastTCP時(shí)，有超過半數情況有效發包效率在11940.0kbps以上；而使用(yòng)Reno時(shí)，半數以上的(de)情況有效發包率可(kě)達到16048.0kbps，遠(yuǎn)高(gāo)于墊底的(de)FastTCP。

而亞太地區(qū)相同區(qū)域固網的(de)數據則呈現出另一番景象（如圖三）。BBR的(de)平均有效發包效率僅爲20229.1kbps，是效率最低的(de)TCP擁塞控制算(suàn)法，而在移動蜂窩網絡環境中不太“靈光(guāng)”的(de)FastTCP反而以22694.9kbps的(de)平均有效發包效率，一躍成爲了(le)固網環境裏的(de)“優等生”。同時(shí)，對(duì)超過一半情況有效發包效率可(kě)以達到的(de)數值進行比較，FastTCP依然以18618.4kbps保持領先。

不難發現，每一種TCP擁塞控制算(suàn)法都有最适合它的(de)特定網絡環境，沒有一勞永逸的(de)方法可(kě)以解決繁雜(zá)且龐大(dà)的(de)網絡中的(de)所有問題。因此，如果固化(huà)地選用(yòng)一種TCP擁塞控制算(suàn)法，必然會出現一部分(fēn)終端用(yòng)戶難以快(kuài)速獲得(de)高(gāo)清、流暢内容的(de)情況；但終端用(yòng)戶又是挑剔的(de)，對(duì)極緻體驗的(de)追求不分(fēn)時(shí)間、地點、内容和(hé)設備。面對(duì)如此難上加難的(de)處境，互聯網内容提供商自然不能束手就擒。

以動制動，應勢而變

既然網絡環境中的(de)擁塞狀況時(shí)刻處于動态的(de)變化(huà)之中，試想如果能夠根據實際的(de)網絡條件，自動選擇出最适合的(de)TCP擁塞控制算(suàn)法，及時(shí)對(duì)症下(xià)藥，難題也(yě)就可(kě)以迎刃而解。那麽，這(zhè)樣動态的(de)優化(huà)過程又該如何實現呢(ne)？

首先，依托一張能夠交付大(dà)規模流量的(de)内容交付網絡，從中收集涵蓋數據類型、網絡類型、用(yòng)戶地理(lǐ)位置、網絡時(shí)延、使用(yòng)時(shí)間段等20個(gè)維度的(de)海量數據，作爲分(fēn)析網絡環境狀況的(de)原始素材。而要利用(yòng)這(zhè)些數據完成對(duì)網絡流量和(hé)擁塞情況的(de)分(fēn)析，并識别出其中的(de)細微差别和(hé)特點，依靠人(rén)工手段顯然不現實，因此需要機器學習(xí)來(lái)助一臂之力。最後，根據機器學習(xí)的(de)分(fēn)析結果，自動地從所部屬的(de)多(duō)種TCP擁塞控制算(suàn)法中，選擇出最适合當前終端用(yòng)戶所處網絡環境的(de)一種，從而使應勢而變的(de)動态選擇成爲現實。

當前，Akamai正在穩步推進以分(fēn)析框架、機器學習(xí)、TCP擁塞控制算(suàn)法工具庫爲主要構成的(de)動态協議(yì)優化(huà)解決方案。憑借這(zhè)套解決方案，Akamai期待不僅能夠實現對(duì)網絡使用(yòng)體驗的(de)優化(huà)，更能夠營造一個(gè)相對(duì)公平的(de)網絡使用(yòng)環境。未來(lái)，Akamai仍将是互聯網内容提供商在網絡“治堵”道路上并肩同行、值得(de)信賴的(de)夥伴。

來(lái)源：通(tōng)信世界網