網(wǎng)絡(luò)壓縮
　　此前嘗試在網(wǎng)絡(luò)級(jí)別進(jìn)行壓縮已被證明不太成功。多年來，路由器號(hào)稱具備壓縮能力，然而很少有哪家企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能。原因在于，這種壓縮通常會(huì)使路由器自身增加額外負(fù)載進(jìn)而增加開銷，此外，由于路由器需花費(fèi)時(shí)間壓縮每個(gè)數(shù)據(jù)包，因此還會(huì)導(dǎo)致額外的延遲。
　　 部署一套最佳壓縮方案要求不僅有一個(gè)好的算法，而且架構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)實(shí)現(xiàn)最大效率和最佳性能。壓縮效率中的一項(xiàng)關(guān)鍵要素是，數(shù)據(jù)如何呈現(xiàn)給壓縮程序。所有壓縮例程在處理同類數(shù)據(jù)時(shí)將獲得更大的壓縮比。在處理異質(zhì)數(shù)據(jù)時(shí)（例如，多種協(xié)議的大量數(shù)據(jù)包），壓縮比率會(huì)大大降低。
　　 基于數(shù)據(jù)包壓縮應(yīng)用的主要問題是壓縮時(shí)它將多種數(shù)據(jù)類型混合在一起。基于數(shù)據(jù)包的壓縮系統(tǒng)會(huì)存在其它問題。壓縮數(shù)據(jù)包時(shí)，這些系統(tǒng)必須在網(wǎng)絡(luò)中編寫小數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行其它工作以集合并封裝多個(gè)數(shù)據(jù)包。每一操作都會(huì)達(dá)到最佳效果。在網(wǎng)絡(luò)中編寫小數(shù)據(jù)包會(huì)增加 TCP/IP 標(biāo)頭的開銷。另外，集合并封裝數(shù)據(jù)包會(huì)為該流增加封裝標(biāo)頭。

圖 1：基于數(shù)據(jù)包的壓縮
　　與以前的壓縮解決方案不同，WANJet 在會(huì)話層中運(yùn)行。這會(huì)支持 WANJet 在處理所有應(yīng)用類型時(shí)能夠在完全同類的數(shù)據(jù)之間進(jìn)行壓縮。WANJet 與同檔基于數(shù)據(jù)包的系統(tǒng)相比壓縮比率會(huì)更高。

圖 2：基于會(huì)話的壓縮
　　此外，通過在會(huì)話層、數(shù)據(jù)包邊界位置進(jìn)行操作，重新分組的問題就不會(huì)出現(xiàn)。這能夠使 WANJet 在數(shù)據(jù)流中輕松找到匹配的數(shù)據(jù)，在第三層中這些數(shù)據(jù)可能是許多分開的字節(jié)，但在第五層中可能就是鄰近的字節(jié)。由于取消了封裝階段，因此在會(huì)話層中執(zhí)行壓縮時(shí)系統(tǒng)的吞吐率會(huì)增加。
　　 獲得較高的壓縮比僅僅是求解性能困局的其中一項(xiàng)措施。為了提高性能，壓縮器必須能增加網(wǎng)絡(luò)的吞吐率。這就要求壓縮器獲得比線速吞吐率更大的性能。試以如下兩個(gè)理論中的壓縮設(shè)備為例。壓縮器 A 能夠?qū)崿F(xiàn) 75% 的數(shù)據(jù)壓縮，每秒可讀取 20 Mbps 壓縮數(shù)據(jù)。壓縮器 B 的速度是 A 的兩倍，但只能讀取 50% 的壓縮數(shù)據(jù)。

圖 3：壓縮性能圖

圖 4：網(wǎng)絡(luò)利用率
　　初看，壓縮器 A 似乎是一臺(tái)更加高效的壓縮設(shè)備，而實(shí)際上，壓縮器 B 能夠獲得更出色的網(wǎng)絡(luò)性能，其鏈路速率大于 10 Mbps。原因即在于，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)速度增加時(shí)，壓縮器 A 不能充分利用可用的帶寬。

透明數(shù)據(jù)壓縮
　　F5 WANJet 產(chǎn)品充分利用一種稱之為透明數(shù)據(jù)壓縮 (TDR) 的技術(shù)來迎接帶寬挑戰(zhàn)。與以前的壓縮形式不同，TDR 充分利用兩階段壓縮流程實(shí)現(xiàn)帶寬的節(jié)省，同時(shí)還能降低處理過程中的延遲。流程的第一階段 (TDR-2) 用于檢測(cè)傳輸數(shù)據(jù)，確定其中任意部分之前是否已發(fā)送。如果已發(fā)送，相關(guān)內(nèi)容會(huì)替換掉先前傳輸?shù)膮^(qū)域。通過采用基于字母的壓縮以及高級(jí)編碼方案，流程的第二階段 (TDR-1) 可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步壓縮。

圖 5：透明數(shù)據(jù)壓縮
TDR-2
　　TDR-2 所采用的數(shù)據(jù)壓縮程序，可用來識(shí)別并刪除所有 WAN 中所有重復(fù)的數(shù)據(jù)模式。當(dāng)數(shù)據(jù)流通過兩個(gè) WANJet 裝置時(shí)，WANJet 會(huì)記錄字節(jié)模式并構(gòu)建同步字典。如果同樣的字節(jié)模式再次通過 WAN，發(fā)送方旁邊的 WANJet 就會(huì)用參考模式來替換字節(jié)模式，并發(fā)送至字典中的副本。當(dāng)該參考模式到達(dá)遠(yuǎn)程 WANJet 時(shí)，參考模式就會(huì)被字典中的初始數(shù)據(jù)替換，最終獲得的數(shù)據(jù)流與最初發(fā)送的數(shù)據(jù)流將相同。

圖 6： TDR-2
　　存儲(chǔ)于 TDR-2 字典中的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于應(yīng)用協(xié)議和傳輸獨(dú)立格式的地址當(dāng)中。這意味著，如果某字節(jié)模式在一個(gè)協(xié)議中首次出現(xiàn)，之后在另一個(gè)協(xié)議中再次出現(xiàn)，第二次傳輸將從上一次傳輸中完全受益。即使第一次傳輸為下載、第二次傳輸為上傳（例如，用戶下載郵件中的附件，然后上傳到 Windows 文件共享系統(tǒng)上），上述情況亦有可能發(fā)生。由于 TDR-2 可識(shí)別字節(jié)模式，并且不受不同協(xié)議和傳輸?shù)刂返挠绊懀虼丝沙浞掷贸跏嫉碾娮余]件 (MAPI) 傳輸，提高后來 Windows 文件共享傳輸?shù)男省?

文件高速緩存

• 可能失效的數(shù)據(jù)
• 訪問控制/安全受到危脅
• 特殊協(xié)議（如 HTTP）
• 文件名稱依賴性
• 文件編輯傳輸整個(gè)文件

TDR-2

• 保證獲得精確的數(shù)據(jù)
• 訪問控制/安全受到危脅
• 與協(xié)議無關(guān)
• 文件名獨(dú)立性
• 文件編輯僅傳輸新數(shù)據(jù)

　　由于 TDR-2 可搜索數(shù)據(jù)中的重復(fù)模式，因此，改進(jìn)重復(fù)發(fā)送同樣數(shù)據(jù)的文件傳輸（如 CIFS、電子郵件附件、FTP 以及應(yīng)用協(xié)議）是一種非常理想的方法。與高速緩存技術(shù)不同，TDR-2 能夠確保服務(wù)器收到全部交易并完全進(jìn)行處理。這就使現(xiàn)有的安全檢查能夠順利實(shí)施，客戶端和服務(wù)器能夠正常運(yùn)行。
　　 TDR-2 與另一種模式下的高速緩存技術(shù)不同。有了 TDR-2，就不會(huì)存在數(shù)據(jù)失效問題。借助傳統(tǒng)的基于時(shí)間的高速緩存技術(shù)，對(duì)象會(huì)按一段預(yù)定義的時(shí)間存儲(chǔ)。如果在此之前，服務(wù)器上的對(duì)象變更消失，高速緩存就會(huì)存儲(chǔ)失效的數(shù)據(jù)。借助 TDR-2，所有的交易將由服務(wù)器來完成，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)僅用于減少 WAN 中傳輸字節(jié)的數(shù)量。如果服務(wù)器端數(shù)據(jù)變更，新的數(shù)據(jù)會(huì)在達(dá)到客戶端期間記錄至字典中。
　　 對(duì)于曾做過修訂的文件而言，這一方法可實(shí)現(xiàn)部分加速功能。借助一流的高速緩存技術(shù)，任何對(duì)文件的更新要求下載全部新的版本。由于 TDR-2 基于字節(jié)而非文件，因此只有文件新變化的部分 (novel portions) 才會(huì)被傳輸。
　　 如前所述，僅靠獲得較高的壓縮比并不足以提升應(yīng)用的性能。 壓縮系統(tǒng)還必須有較大的吞吐率。由于支持 400 Mbps 以上的吞吐率，WANJet 400 能夠確保數(shù)據(jù)的壓縮轉(zhuǎn)變了實(shí)際的性能增益，而不僅僅是空的 WAN。

TDR-1
　　在 TDR-2 已刪除所有先前傳輸?shù)淖止?jié)模式之后，WANJet 會(huì)采用次一級(jí)的數(shù)據(jù)壓縮程序（該程序被稱為 TDR-1）。同時(shí)，可對(duì) TDR-2進(jìn)行優(yōu)化以提升重復(fù)傳輸?shù)男阅埽ㄟ^采用高級(jí)編碼技術(shù)，以及針對(duì)非常小的重復(fù)模式進(jìn)行過優(yōu)化的字典技術(shù)，TDR-1 可改進(jìn)首次傳輸?shù)男阅堋?BR>　　 壓縮技術(shù)可部署于全部為開或關(guān)模式的路由器和其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。為了減少擁塞，網(wǎng)絡(luò)管理員必須向所有流量添加額外的處理延遲。對(duì)于諸如 HTTP 等協(xié)議，采用針對(duì)一定擁塞級(jí)別的壓縮行為至關(guān)重要。與多數(shù)協(xié)議不同，HTTP 具有交互以及批量數(shù)據(jù)傳輸特征。當(dāng)用戶與 web 應(yīng)用交互時(shí)，多數(shù) HTTP 數(shù)據(jù)交換包含大量的小型數(shù)據(jù)的傳輸。然而在下載文件時(shí)，只有單一的傳輸發(fā)生，數(shù)據(jù)傳輸量通常為 5 MB 或更多數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)行為的這一變化給我們提出了一個(gè)非常有趣的挑戰(zhàn)。在進(jìn)行網(wǎng)頁瀏覽時(shí)，至關(guān)重要的一點(diǎn)是，壓縮程序采用最少數(shù)量的額外延遲。即使向每次交易增加幾毫秒，也會(huì)降低一些應(yīng)用的性能。同時(shí)，通過 HTTP 進(jìn)行的較大文件的傳輸（如文件下載），通常會(huì)從壓縮技術(shù)中受益頗多，因?yàn)檫@種傳輸時(shí)間上的改進(jìn)會(huì)使額外處理上的延遲變得毫無意義。
　　 通過適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與應(yīng)用需求，TDR-1 可解決這一問題。在具有較高擁塞率的時(shí)段，TDR-1 可提高壓縮級(jí)別、降低擁塞和網(wǎng)絡(luò)隊(duì)列的延遲。在具有較低擁塞率的時(shí)段，TDR-1 可降低壓縮級(jí)別、使壓縮導(dǎo)致的延遲降至最低。借助 TDR-1 的適應(yīng)性特性，可確保采用經(jīng)過優(yōu)化的壓縮戰(zhàn)略，并支持網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)壓縮進(jìn)行部署，而不必?fù)?dān)心應(yīng)用性能的下降。
　　 除了可提高應(yīng)用的性能之外，TDR-1 也可對(duì)配置進(jìn)行簡(jiǎn)化。與其它系統(tǒng)要求深刻了解壓縮吞吐率和延遲特征不同，TDR-1 能夠自動(dòng)選擇與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相符的適當(dāng)戰(zhàn)略，并可實(shí)時(shí)更新戰(zhàn)略。借助其智能特性，TDR-1 能夠從較低速率的 64 Kbps 幀延遲網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)容至 155 Mbps OC3 網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可優(yōu)化范圍廣泛的各類協(xié)議。

結(jié)論
　　通過將 F5 WANJet 中的 TDR 部署與適應(yīng)性壓縮及數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)相結(jié)合，這一基于特定目的構(gòu)建的架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的最大性能。TDR 通過兩個(gè)流程步驟實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)化。首先，以小參考模式識(shí)別并替換冗余模式至遠(yuǎn)程 WANJet 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置。 其次，余下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可通過智能網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序（這些程序能夠以盡可能少的字節(jié)對(duì)剩余數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)編碼）進(jìn)行壓縮。
　　 所有上述舉措最終將導(dǎo)致下列情形：解決方案于 WAN 之上，提供像 LAN 一樣的應(yīng)用性能，文件傳輸、電子郵件、客戶端服務(wù)器應(yīng)用、數(shù)據(jù)復(fù)制，以及其它應(yīng)用的速度將加快，同時(shí)還能為廣域網(wǎng)用戶提供可預(yù)期的快速性能。