WAAS技术白皮书_18页_569kb

WAAS 技术白皮书总结

核心内容

WAAS（Wide Area Application Services，广域网应用服务）是一种用于优化广域网链路流量的技术，旨在改善广域网的高延迟、低带宽问题，提升用户体验和系统性能。该技术适用于多种广域网业务场景，包括企业生产应用、大文件传输、统一通信类业务和 Internet 类业务。

主要观点

• 广域网优化需求：随着企业应用系统通过广域网进行传输访问，网络延迟和带宽不足成为主要问题，WAAS 技术应运而生，以解决这些问题。
• 技术体系：WAAS 技术体系包括 TCP 优化和 UDP 优化两部分，分别针对不同的业务需求进行优化。
• 优化目标：通过降低延迟、提升带宽利用率、减少丢包率等方式，提高广域网传输的效率与可靠性。

关键信息

1. WAAS 优化技术分类

• TCP 优化：包括 TFO、DRE、LZ 和包复制技术。
• UDP 优化：包括 FEC、LZ 和包复制技术（仅适用于 RTP 协议）。

2. TCP 优化技术详解

2.1 TFO（Transport Flow Optimization）

• 慢启动优化：扩大初始拥塞窗口大小，以缩短 TCP 慢启动过程。
• 扩大接收缓冲区：将 TCP 接收缓冲区从 64K 增加到 16384K，提升传输性能。
• 拥塞控制算法优化：支持 Reno、BIC、BBRv1 和 BBRv2 等算法，根据不同场景选择最合适的算法。
  • Reno：适用于低丢包率、低带宽、对时延要求低的场景。
  • BIC：适用于低丢包率、高带宽、对时延要求低的场景。
  • BBRv1：适用于存在一定丢包率、高带宽、对时延要求高的场景。
  • BBRv2：适用于存在一定丢包率、高带宽、对时延要求高、各种算法共存的场景。
• 选择性确认（SACK）：允许接收方通知发送方所有正确接收的数据，从而只重传丢失的数据，提升传输效率。

2.2 DRE（Data Redundancy Elimination）

• 基本原理：通过双向数据库保存先前发送的数据块，用索引代替重复数据块进行传输。
• 处理流程：
  • 发送端识别重复数据块，用字典索引替代并附带 MD5 摘要。
  • 接收端通过索引还原数据块。
  • 双方设备同步生效字典，以减少带宽消耗。

2.3 LZ（Lempel-Ziv compression）

• 基本原理：通过历史数据中的重复字符串序列进行压缩，使用 token 标记和 offset、匹配长度进行数据表示。
• 处理流程：
  • 发送端对数据进行分块和压缩。
  • 接收端根据 token 解压数据，还原原始内容。
  • 压缩字典包含在压缩结果中，无需同步。

2.4 FEC（Forward Error Correction）

• 基本原理：发送端根据配置生成冗余包，接收端通过 FEC 解码恢复丢失的数据包。
• 处理流程：
  • 数据缓存：将原始数据包缓存。
  • FEC 编码：当缓存数据包数量达到设定值时，生成冗余包。
  • FEC 解码：根据未丢失的数据包和冗余包恢复丢失的数据包。
• 类型：
  • A-FEC：根据实时丢包率动态调整冗余包数量。
  • D-FEC：使用固定平均抗丢包率，适用于网络波动较大的场景。

2.5 包复制

• 基本原理：将同一份报文通过多条链路发送，接收端通过去冗余与保序处理整合为完整业务流。
• 处理流程：
  • 报文识别：判断是否满足包复制条件。
  • 报文复制：复制报文并发送至多条链路。
  • 报文去冗余：接收端删除重复报文。
  • 报文保序：确保报文按序号顺序发送，防止乱序影响业务。
• 适用场景：适用于可靠性要求高、流量较小的业务（如付款、紧急呼叫等）。

典型组网应用

1. TFO+DRE 优化场景：适用于视频和游戏服务等高交互业务，通过 TFO 和 DRE 降低丢包率，改善延迟和带宽问题。
2. TCP/UDP 单向 LZ 压缩：适用于从企业总部到远程分支的单向大文件传输，提升带宽利用率。
3. FEC 优化场景：适用于语音、视频等实时通信业务，对抗丢包，减少卡顿和花屏现象。
4. 包复制优化场景：适用于双 WAN 链路组网环境，提升业务可靠性，解决单链路丢包和乱序问题。

参考文献

• RFC 1323: TCP Extensions for High Performance
• RFC 2582: The NewReno Modification to TCP's Fast Recovery Algorithm
• RFC 2733: An RTP Payload Format for Generic Forward Error Correction