Побит рекорд скорости передачи данных по протоколу TCP

Протокол передачи данных TCP (Transmission Control Protocol) разрабатывался в те времена, когда всемирная сеть ещё только проектировалась. Именно TCP должен был стать одним из основных протоколов, на основе которых работает Интернет. Его особенность, в отличие от другого основного протокола, UDP, — гарантированная доставка данных с уведомлением отправителя об их получении. Пока речь шла о скоростях, измеряемых в килобитах, а затем в мегабитах и десятках мегабит, всё шло неплохо. Даже стандарты 100 и 1000 Мбит/с были освоены сравнительно легко.

Но информационная сеть, покрывшая уже практически всю планету, растёт. Растёт вместе с ней и пропускная способность основных каналов. И на скоростях порядка десятков Гбит/с использование TCP становится задачей весьма нетривиальной — протокол, разработанный в 1974 году, просто не рассчитан на такие потоки данных. Сейчас вопрос стоит особенно остро, поскольку идёт процесс замены 10-гигабитных сетевых каналов 100-гигабитными, а предыдущий рекорд передачи с использованием TCP/IP составлял всего 29 Гбит/с: не слишком эффективное использование доступной пропускной способности, даже с учётом избыточности кодирования — менее 50 %.

Но группе исследователей Токийского университета удалось побить этот рекорд, установив устойчивую передачу данных с использованием TCP на скорости 73 Гбит/с, что уже близко к пределу 100-гигабитного сетевого канала. Исследование было проведено этим летом при содействии США при использовании 100-гигабитной сети TransPAC/Pacific Wave. Протокол TCP подвергся усовершенствованию, которое разработчики называют LFTCP (Long Fat pipe TCP). Эта надстройка над TCP и его программным обеспечением позволяет почти полностью задействовать потенциал 100-гигабитных сетей без изменения самой сути протокола. Кроме того, LFTCP имеет открытый программный код, доступный всем исследователям, интересующимся данной темой.

Эксперимент, проведённый исследователями из Японии и США, состоялся 16‒17 ноября. Системы были установлены в Токио и Остине, штат Техас. Их конфигурация была самой обычной, на базе процессора Core i7-6770K, а в качестве сетевого адаптера использовалась карта Mellanox ConnectX-4. Системы работали под управлением CentOS Linux 7.1, для измерения производительности использовался пакет iperf3. Передающая система использовала LFTCP, принимающая — обычный TCP. Задержка прохождения сигнала туда и обратно составила 296 миллисекунд, но это не слишком удивительно: расстояние между Остином и Токио составляет 21 153 километра.

Результаты эксперимента представляют большую ценность, поскольку позволяют понять, по какому пути следует развиваться всемирной сети для передачи всё большего количества данных и ускорения доступа к Web. Кроме того, один из проектов Токийского университета в области биологии способен генерировать поток данных свыше 50 Гбит/с, так что технология LFTCP очень пригодится учёным всего мира, имеющим дело с огромными массивами данных и нуждающимся в быстрой их передаче от одной исследовательской группы к другой. Ведь в век глобализации научные группы могут работать над одной проблемой, будучи разбросанными по всему миру.