TCP, Congestion Windows, BDP und LFNs
TCP hat in verschiedenen Stack-Varianten eine Reihe von Algorithmen implementiert, um sender- oder empfängerseitig, zum Beispiel bei Übergängen von schnellen LANs auf langsame WANs, einen Verbindungskollaps zu verhindern. Dafür wird vom Sender unter anderem ein Congestion Window (Cwnd) verwaltet, das die Anzahl unbestätigter Pakete limitiert, die auf der Leitung unterwegs sind. Nach einer kurzen Periode exponentiellen Wachstums (Slow Start), wächst das Cwnd linear um 1 MSS/RTT (Maximum Segment Size pro Round Trip Time): Für jeden erfolgreichen Roundtrip (ACK empfangen) wird das Cwnd um eine MSS erhöht. Im Falle eines Paketverlustes wird bei Standard-TCP (TCP Reno Stack) das Cwnd auf die Hälfte verkürzt. RFC1323 befasst sich mit Protokollerweiterungen für schnelle Leitungen und verwendet dazu das "Bandbreiten-Delay-Produkt" (BDP). Das BDP stellt die Kapazität einer Leitung dar, also die Menge der Daten, die benötigt wird, um die Leitung zu füllen: Ein OC-12-Link (622 MBit/s) mit einer RTT von 60 ms zwischen zwei Standorten und einer (LAN-seitigen) Segmentgröße von 1.500 Byte fasst rein arithmetisch 3.110 Pakete. Die Stacks müssen hier in der Lage sein, diese Anzahl an (unbestätigten) Paketen zu verarbeiten, um die Leitung am Limit zu fahren. Von einem Long Fat Network (LFN) spricht man ab einem BDP in der Größenordnung von zirka 100.000 Bits (RFC 1072). Problematisch in diesem Umfeld ist allerdings die in der Regel eingeschränkte maximale Größe des Cwnd, die in vielen Fällen bei 216 Bits (64 kByte) liegt. Der Quotient aus Cwnd-Größe und RTT ergibt den maximalen Durchsatz einer Verbindung, im Falle der genannten OC-12-Leitung sind dies zirka 1.000 kByte/s (64 kByte/0,06 s), was weit entfernt vom theoretischen Maximum der Leitung liegt. Abhilfe kann hier unter anderem die im RFC1323 beschriebene TCP-Window-Scaling-Option schaffen, die TCP-Windows größer als 216 Bytes erlaubt. Diese Option wird allerdings oft nicht durchgehend unterstützt. Ein weiteres Problem ist das Recovery von Paketverlusten infolge des vorab beschriebenen Back-off-Verhaltens. Neben Maßnahmen wie Fast Retransmit, Fast Recovery und Selective Acknowledge (RFC 2018) werden für Hochgeschwindigkeitsverbindungen auch Veränderungen der TCP-Antwortsfunktion in RFC 3649 ins Spiel gebracht.
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