Transmission Control Protocol: Google will TCP beschleunigen

Google will das Web schneller machen und setzt dazu an verschiedenen Stellen an, auch bei der Grundlage des Internets, dem Transmission Control Protocol ( TCP ).

24. Januar 2012 um 11:19 Uhr / Jens Ihlenfeld

Neben Projekten wie Pagespeed, Medienformaten wie WebM und WebP sowie dem HTTP-Nachfolger SPDY bemüht sich Google auch um eine Beschleunigung von TCP. Das Protokoll bildet zusammen mit dem Internet Protokoll IP die Grundlage des Internets. Um die Begrenzungen von TCP zu umgehen, setzen Browser in aller Regel darauf, mehrere TCP-Verbindungen gleichzeitig zu öffnen. Doch dieser Ansatz führt laut Google zu höherer Latenz und ist in vielen Situationen nicht skalierbar.

Yuchung Cheng, Mitglied in Googles Team "Make The Web Faster", fasst einige von Googles Erfahrungen im Umgang mit TCP zusammen. Der Schlüssel für mehr Geschwindigkeit: weniger Round-Trips. Es geht also darum, Pakete seltener unnötig hin- und herzuschicken.

Laut Google hilft es, das "TCP Initial Congestion Window" auf 10 zu erhöhen ( IW10 ). Beim Aufbau einer TCP-Verbindung werden üblicherweise drei Pakete ausgetauscht, was drei Round-Trips verursacht, nur um eine kleine Menge an Inhalten zu übertragen. Mit der veränderten Einstellung IW10 sollen sich die Netzwerklatenz reduzieren und die Übertragungen um 10 Prozent steigern lassen.

Zudem sollte das initiale Timeout von 3 Sekunden auf 1 Sekunde verkürzt werden. Ein Wert von 3 Sekunden sei vor Jahrzehnten angemessen gewesen, das heutige Internet aber erfordere viel kürzere Timeouts .

Mit TCP Fast Open (TFO) will Google dafür sorgen, dass schon beim Aufbau einer TCP-Verbindung Daten ausgetauscht werden. Google argumentiert, dass bei 33 Prozent aller HTTP-Requests der Browser zunächst einen Round-Trip damit verbringt, die TCP-Verbindung aufzubauen. TFO soll nun diesen überflüssigen Overhead eliminieren, indem der HTTP-Request bereits im initialen TCP-SYN-Paket untergebracht wird. So sei es möglich, die Ladezeit einer Website im Durchschnitt um zehn Prozent zu senken. In einigen Fällen soll die Zeit sogar um 40 Prozent verkürzt werden. Details hat Google in einem Forschungsbericht und einem IETF-Vorschlag veröffentlicht.

Ein weiterer Ansatzpunkt, um TCP zu beschleunigen, heißt " Proportional Rate Reduction for TCP " (PRR), ein neuer Algorithmus, der den Umgang mit Paketverlusten beschleunigen soll, da er die Übertragungsrate an den Grad des Paketverlustes anpasst. Der von Google entwickelte Algorithmus PRR ist bereits Bestandteil des offiziellen Linux-Kernels und auf dem Weg zum offiziellen Internetstandard .

Darüber hinaus arbeitet Google an weiteren Ansätzen, darunter einem Algorithmus, um Verbindungen in verstopften mobilen Netzwerken schneller wiederherzustellen. Alles, was Google im Bereich TCP tut, ist Open Source.