在SIGCOMM的众多研究方向中，传输协议TCP优化是一个经典的课题，与TCP优化相关的工作必须达到一个极高的“阈值”才可能被录用。笔者论文“TACK: Improving Wireless Transport Performance by Taming Acknowledgments”作为传输协议方向的文章成功入围，多年苦心钻研没有白费，努力有被看到，不禁备感幸运。这篇文章除了得到网络界大佬谭焜博士和郑凯博士的指导外，还受到了清华大学徐恪教授也就是我博士导师的财力（支持我实习的房租）和学术上的大力支持，感激无法言表。这篇文章也受到了斯坦福大学大牛Keith Winstein的指导和支持，Keith在自己的个人主页是这么介绍我们的合作过程的：
今天给大家简单地对文章进行通俗化的解析，算作导读。
进入正题。
TACK技术背景：无线网络干扰难题
作为万物互联 “最后100米”的通信网络技术，无线局域网（WLAN）技术催生了各式各样新型的移动应用。无论是通过无线路由器把手机、平板、电脑和电视等智能化设备接入到互联网，还是通过WiFi直连技术架起设备与设备之间的捷径，WLAN为生活数字化和新型应用（如4K无线投屏、AR/VR交互式游戏等）的涌现，提供了无限可能。
WLAN最常用的技术就是WiFi。WiFi通常工作在非授权公共频段（2.4GHz或5GHz），非常容易受到“外部干扰”。这种干扰将造成网络质量突发性劣化和间歇式丢包，导致用户体验下降，例如视频应用可能出现花屏、卡顿，甚至业务中断。
业界针对无线传输协议的优化，通常更关注“外部干扰”，即采取某种算法应对网络抖动或丢包。然而，无线传输过程中还存在所谓的“内部干扰”——同一连接中ACK报文对数据报文的干扰。传统传输协议TCP因为要保证可靠，在发送数据报文的同时，难以避免地频繁发送ACK报文。另一方面，WiFi的半双工特性和冲突避免机制，造成ACK报文与和数据报文形成了直接的资源竞争，在传统TCP的ACK机制下，控制报文（ACK）几乎要占用将近一半的可用频谱资源。而且，带宽越大，“内部干扰”越严重。在这种情况下，减少ACK报文的数目从而降低“内部干扰”，不仅可以提高无线传输的有效带宽利用率，而且还可以在弱网下将有限的宝贵传输资源留给数据报文。
然而，传统TCP依赖于高频度的ACK进行传输控制，简单粗暴地减少ACK的数目，却又可能造成滑窗效率低下、缓冲区压力倍增、以及应用响应时延增加。具体表现为数据突发、窗口更新缓慢、时延评估不准确、丢包恢复鲁棒性下降等。另外，注意到，无线网络同时面临“外部干扰”和“内部干扰”，传输协议如果只强化抗“内部干扰”的手段，就不可避免会降低其抗“外部干扰”的能力。以上这些矛盾点都使得问题极具挑战。
TACK技术方案：“鱼与熊掌兼得”
这篇文章提出“TACK”(Tame ACK，驯服的确认机制)机制，不仅可以最小化ACK的数目，而且还保证传输控制过程的井然有序，正所谓“鱼与熊掌兼得”。TACK机制颠覆了传统协议确认机制的“简单粗暴”和固有设定，赋予了ACK报文更多的智能和灵活性。其设计原理，可以简单地理解成三点：1）多ACK种类适应不同场景需求；2）ACK按需携带更多必要的信息；从而实现：3）更少但足够的ACK数目。具体来说，引入一种“即时ACK”报文加快传输控制对即时事件（例如丢包）的反馈和响应，同时，引入一种高度自适应的“周期ACK”报文保证反馈的鲁棒性和可靠性。这种“周期ACK”报文是以时钟周期触发的，而并非以包接收或者超时等事件触发，这种ACK的数量不会跟吞吐成比例，也就不会造成“内部干扰”随着吞吐增大而增大。“即时ACK”报文和“周期ACK”相辅相成、互相补充和高效协同，加上基于TACK机制的丢包恢复、时延探测和速率控制算法，可以保证丢包恢复的鲁棒性、时延探测的准确性以及速率控制高效性。
TACK机制作为一种创新的传输协议确认机制，可以在不同的协议载体（例如TCP/UDP/QUIC）上进行实现。我所在的研究团队，依托其创新的用户态极简协议，为华为全场景生态提供了高效的连接通道，从而支撑万物互联的数字世界。例如，自华为手机系统EMUI 9.1以来，华为、荣耀旗舰手机和智慧屏等10余款产品均采用了基于TACK的极简协议，“无线”实现“有线”的效果，打造零花屏、不卡顿、稳定低时延的高清视频和游戏投屏体验。
更多的细节可以阅读论文： Tong Li, Kai Zheng, Ke Xu, Rahul Arvind Jadhav, Tao Xiong, Keith Winstein, Kun Tan. “TACK: Improving Wireless Transport Performance by Taming Acknowledgments.” Proceedings of the 2020 Conference of the ACM Special Interest Group on Data Communication (ACM SIGCOMM), pp. 15-30, 2020.
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来源：oschina
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