RFC雙語計劃：rfc1144中文版(中英文對照)............低速串行鏈路上的TCP/IP頭部壓縮
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低速串行鏈路上的TCP/IP頭部壓縮
文檔現狀
本RFC建議作爲Interne社區選用的協議，尚需討論提高。描述了爲提高低速串行鏈路的性能而對TCP/IP數據報進行壓縮的方法。該方法的動機、實現以及性能本文檔均予以討論。文檔後面給出一個C語言的實現例子供參考。本文檔可隨意分發。
① 該工作由U.S. Department of Energy under Contract Number DE-AC03-76SF00098提供部分支持
目錄
1 簡介 …………………………………………………………………………………….. 1
2 問題 …………………………………………………………………………………….. 1
3 壓縮算法 ………………………………………………………………………………… 4
3.1.基本思想 ……………………………………………………………………………….. 4
: : 3.2 細節 ………………………………………………………………………………….. 6
::: 3.2.1總述 ………………………………………………………………………………….. 6
3.2.2 壓縮數據包格式 …………………………………………………………………… 7
3.2.3 壓縮過程 ……………………………………………………………………………. 9
3.2.4 解壓縮過程 ………………………………………………………………………… 12
4 錯誤處理 ……………………………………………………………………………… 15
4.1 錯誤檢測 ………………………………………………………………………… 15
: :4.2 錯誤恢復 ………………………………………………………………………… 16
5 可配置參數及調節 ………………………………………………………………… 19
5.1 壓縮配置 ………………………………………………………………………… 19
: :5.2 選擇MTU ………………………………………………………………………… 20
5.3域數據壓縮的交互 ………………………………………………………………… 21
6性能評估 …………………………………………………………………………….. 25
7 致謝 ………………………………………………………………………………. 26
一個實現實例 ………………………………………………………………………… . 28
A.1定義和狀態數據 …………………………………………………………………… 29
: :A.2 壓縮 ………………………………………………………………………… … … 31
A.3解壓縮 …………………………………………………………………………… …. 36
: :A.4 初始化 ……………………………………………………………………………… 39
: :A.5 Berkeley Unix依賴 ………………………………………………………………….. 39
B 以往錯誤的兼容性 …………………………………………………………………… 41
B.1 沒有幀‘type’字節 …………………………………………………………………… 41
B.2向後兼容的SLIP服務器 ……………………………………………………………… 41
C 更主動的壓縮 ……………………………………………………………………….… 42
D 安全考慮 …………………………………………………………………………….. .43
E 作者地址 ……………………………………………………………………………… 43
1 簡介
隨着功能日益強大的計算機進入人們家庭，擴展這些計算機的功能使之與Internet連接成爲日益迫切的要求。不幸的是，這個擴展在鏈路層幀（link level framing）、地址分配(address assignment)、路由選擇、認證以及性能等方面暴露出很多很複雜的問題。在寫本文檔時所有這些領域的工作還在進行。本文檔描述一種方法，這種方法已經被用來提高低速（300-900bps）串行鏈路上的TCP/IP的性能。
這裏推薦的壓縮方法與Thinwire-II協議（參考文獻[5]）描述的思想是相似的。但是本協議壓縮的效率更高(壓縮後TCP/IP頭部爲3個字節，而Thinwire-II爲13個字節)，並且實現起來既高效又簡單(Unix 實現需要250行C代碼，在20MHz MC68020中壓縮或者解壓一個數據包平均需要90μs(_170指令集)。
該壓縮專門針對TCP/IP數據包（注1），作者研究了UDP/IP數據包的壓縮但發現這種情況極少出現，並且沒有足夠的datagram-to-datagram一致性來進行很好的壓縮（例如，名字服務器查詢）或者高層協議頭部淹沒了UDP/IP頭部的開銷（例如，Sun’s RPC/NFS）。作者還研究了分開壓縮數據報的IP和TCP部分，但因爲壓縮後頭部平均大小比原來增加50%，並且壓縮和解壓縮的代碼加倍，因而被否決了。
2 問題
人們可能期望通過串行IP鏈路從家中訪問從“終端”擊鍵（type）類型連接(如telnet, rlogin, xterm)到批量數據傳輸（例如ftp, smtp, nntp）的Internet服務。頭部壓縮的動機就是出於對良好的交互響應的需要求。也就是說協議的鏈路效率（line efficiency）爲數據報中header佔header+data的百分比。如果高效的批量數據傳輸是我們的目標，,通過把數據報的尺寸擴大到足夠大總是可以使鏈路效率接近100%。
對人的因素（Human-factor）的研究（參考文獻[15]）結果表明交互操作在低層反饋(feed-back)（字符回顯,character echo）花費超過100-200ms時被認爲是“差的”。協議頭部從以下幾方面與這個極端交互：
注1：與TCP的聯繫(tie)可能比明顯的要強(deeper)。除了壓縮“知道”TCP和IP的頭部,TCP的某些特徵已經被用來簡化壓縮協議。特別是，TCP的可靠傳輸以及字節流對話模型被本協議用來消除不必要的錯誤改正對話（見第4章）
（1）如果鏈路速度太慢，也許不可能把頭部和數據都放在一個200ms的窗口中：每敲擊一個鍵產生一個字符就要導致發送一個41字節的TCP/IP數據包和接收一個41字節的反饋(echo)。鏈路速度至少達到 4000 bps 以便在200ms內能夠處理這82 個字節的數據包。
(2)即使由一條足夠快的鏈路（大於等於4800bps）來處理擊鍵反饋的數據包，可能在批量數據和交互流量上產生不想要(undisirable)的交互。爲了合理的鏈路效率，要求批量數據包的大小要達到頭部大小的10--20倍。也就是說，對於40字節的TCP/IP頭部，鏈路的最大傳輸單元（MTU）應該爲500到1000字節。即使服務類型(type-of-service)的排隊認爲交互式業務優先，一個telnet數據包還是得等待當前的批量傳送的數據包傳送結束，假設數據傳輸僅在一個方向上進行，等待時間爲傳輸MTU的一半，對於MTU爲1024字節9600 bps的鏈路來說，約爲500ms。
(3)任何通信介質都有一個最大信號傳輸速率 ，即香農極限（AT&T 研究結果，參考文獻[2]）。對於典型的撥號電話線香農極限爲22,000 bps左右。因爲全雙工的9600 bps的Modem已經達到了該極限的80% ，modem的製造商開始提供不對稱（帶寬）分配方案來提高有效帶寬：既然一條鏈路鏈路的兩個方向很少同時相同的數據量，就有可能通過對一條半雙工鏈路進行時分多路複用(例如Telebit Trailblazer)，或者提供一條低速的“反向信道”(例如USR Courier HST)（注2）來給鏈路的一端分配大於11,000 bps的帶寬。在兩種情況下，modem通過假設對話的一方爲人（也就是說帶寬要求小於300bps,取決於擊鍵的速度）動態地試圖猜測對話的哪一端需要更高帶寬。由於協議頭部而導致帶寬乘以40，從而欺騙這種帶寬分配方案並引起modem“逆風而行”（thrash）。
從上面的討論來看，很明顯，壓縮算法的一個主要設計目標是限制擊鍵（typing）和確認(ack)流量的帶寬要求最多爲300 bps。典型的最大擊鍵速度大約爲每秒鐘5個字符（注3），
注2：見參考文獻（[1]，11章）中關於雙絞線撥號線路性能的討論。特別是，對於“echo-canclling”modem的(
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