移動TCP成功率提升專項分析報告

桓汗晶 北京中創信測信息技術有限公司監測系統產品部產品經理

中創信測技術專欄

移動TCP成功率提升專項分析報告

桓汗晶 北京中創信測信息技術有限公司監測系統產品部產品經理

編者按：移動用戶上網過程中的關鍵流程有很多，其中TCP建立涉及到服務器和無線網絡之間的配合，任何一步的失敗都會導致后續業務資源無法獲得，因此顯得尤為重要。北京中創信測信息技術有限公司檢測系統產品部桓汗晶撰寫了《移動TCP成功率提升專項分析報告》一文，該文依托中創信令監測系統，通過統計移動某地的TCP建立成功率，從多維度進行分析，定位了TCP建立指標存在的問題，并通過各種優化措施進行提升，有效地提升了用戶上網感知，可供相關技術人員學習參考。

TCP建立是移動用戶上網過程當中的關鍵流程，由于TCP建立涉及到服務器和無線網絡之間的配合，任何一步的失敗都會導致后續的業務資源無法獲得。本文依托中創信令監測系統，通過對移動某地TCP建立成功率進行統計，從SGSN、TCP目的服務器和用戶IP段多維度進行分析，定位了某地TCP建立指標存在的問題，通過各種優化措施，提升了某地TCP的建立成功率指標，有效地提升了用戶上網感知。

信令監測 TCP 用戶 IP緩存服務器

1 引言

TCP_LINK_SETUP（TCP三握手）指用戶終端與訪問網址的TCP傳輸鏈路的連接過程，是用戶在業務下載或上傳前的重要流程。TCP三握手的成功率和時延的好壞會直接影響用戶的上網感知，本報告將對TCP三握手的性能進行多維度的評估，重點分析SP和核心網側問題影響TCP性能的情況。

2 TCP三握手整體性能

為了更好地分析TCP三握手性能，將TCP三握手性能分為網絡側和無線側性能兩部分。其中，網絡側性能真實反映網絡側IP的響應性能情況，無線側性能則與終端和無線環境關系密切。TCP建立詳細流程如圖1所示。

統計2015年4月21—5月3日某地全網TCP三握手成功率指標情況，具體如圖2所示。

從圖2可以看到，對比跟蹤多天TCP三握手成功率指標發現，某地全網TCP三握手成功率較低，在70%左右，其中無線側成功率保持在91%～93%之間，核心網側成功率較低，在72%～78%之間。由于核心網側TCP三握手成功率較低，從而導致某地全網TCP三握手成功率較低。

圖1 TCP三握手流程

3 TCP三握手成功率分析

從前文可知，目前某地的整體TCP建立成功率僅為70%，其中核心網側的TCP建立成功率較低，下文主要從3個維度對TCP建立失敗率較高進行分析。

3.1 SGSN維度分析

從SGSN維度分析，統計各個SGSNIP的TCP建立成功率指標，具體如圖3所示。可見，除112.59.129.134和112.59.129.149的核心網側響應成功率較低外，其余SGSN級分布指標正常，未發現明顯異常。需核實112.59.129.134和112.59.129.149核心網TCP三握手響應成功率的低問題。

無線側三握手成功率中SGSN_IP地址為112.159開頭地址三握手成功率高于IP地址為10.174開頭的地址成功率，表明3G無線網絡質量明顯高于2G網絡。3G的112.59.129.134地址無線側響應成功率較其余地址明顯下降，需進行重點分析。

3.2 訪問目標IP維度分析

針對某地全網訪問目的服務器進行分析，發現多個訪問量很大的目的服務器，其TCP三握手成功率很低，主要為核心網側響應成功率低導致（見表1）。

從表1可以看到，IP歸屬為某省移動，具體是IP地址為120.203.214.139、120.203.214.143、120.203.214.152、120.203.214.156、120.203.214.161、120.203.214.184、120.203.215.2、120.203.215.3和120.203.215.4的TCP三握手次數較多，但其成功率均很低，需重點進行關注。

關于失敗情況較高的網絡側IP歸屬情況及網站分布情況較為復雜，總體可分為以下幾類：

●IP歸屬移動網內的，建議對該些IP地址服務器性能及網絡連接情況進行檢查。

圖2 某地TCP建立成功率指標

圖3 SGSN維度TCP三握手成功率

表1 某地TCP目的服務器TCP指標

●IP歸屬于聯通、電信、北京世紀互聯以及國外，建議對其路由情況進行檢查。

●IP歸屬節點為高業務SP服務器的，由于該類業務訪問量巨大造成整體TCP性能成功率低，建議協調SP進行優化。

3.3 用戶IP段維度分析

通過從用戶IP維度進行分析，統計用戶數TOP50的用戶IP段TCP性能分布情況，具體如圖4所示。

由圖4看出，TOP50用戶IP地址段的TCP三握手性能相對穩定，未出現明顯異常IP段。

圖4 用戶IP段TCP建立成功率

但對某地全網用戶IP段進行分析發現，定位某地存在多個用戶IP地址段TCP三握手成功率為0，且訪問用戶數較多，需排查是否為欠費IP地址段造成。統計TOP15問題IP地址段，具體如表2所示。

表2 TCP15問題用戶IP段

從表2可以看到，存在多個IP地址段發起TCP三握手請求次數用戶較多，但用戶無法正常進行TCP連接，TCP成功率幾乎為0，其中172.20～172.29、10.135、10.136、10.227和10.228涉及用戶10000戶左右，10.180涉及用戶數較少為440左右。統計這些地址段24h的嘗試次數，具體如圖5所示。

從圖5可以看到，10.135、10.136、10.227和10.228地址段的TCP三握手次數明顯和業務量存在關聯，在凌晨時段，TCP三握手嘗試次數基本為0，但在5點后隨著業務量上升，TCP嘗試次數明顯增加。但172.20～172.29地址段全天基本保持穩定。

4 TCP處理優化方案

4.1 TCP問題定位

●確認用戶IP段172.20～172.29為停復機用戶IP段，對用戶感知無影響。

●經確認用戶IP段10.135、10.136、10.227和10.228為諾西GGSN兩塊板卡存在故障，已進行排障處理。

●經確認，地址120.203.214.139、120.203.214.143、120.203.214.152、120.203.214.156、120.203.214.161、120.203.214.184、120.203.215.2、120.203.215.3和 120.203.215.4確認為某省藍汛Webcache服務器，定位為藍汛Cache加速采用在本省DNS上通過泛域名轉發至藍汛DNS解析，最終由Cache提供服務，存在部分非HTTP業務的精細域名解析至藍汛的Cache平臺，而Cache卻并未對這些業務提供服務，結果Cache服務器發送大量TCPReset報文至用戶端，從而影響TCP三握手連接成功率。

圖5 問題用戶IP段TCP申請數24h趨勢

4.2 TCP問題優化

●問題用戶IP段優化效果

經確認用戶IP段10.135、10.136、10.227和10.228為諾西GGSN兩塊板卡存在故障，有關單位已于2015年5月9日18點對其進行了相關關閉操作，以避免用戶由于占用問題用戶IP段導致TCP三握手失敗的用戶投訴，這可以有效減少TCP無效請求約500萬次左右，并可減少某地市5萬戶左右的上網故障，有效提升用戶感知，具體優化效果如圖6所示。

從圖6可以看到，2015年5月9日進行相關操做之前，這4個用戶IP段的日SYN嘗試次數為100萬次左右，而在進行相關操作后，這4個用戶IP段的日SYN次數基本為0。

●藍汛緩存服務器處理效果

經確認，地址120.203.214.139、120.203.214.143、120.203.214.152、120.203.214.156、120.203.214.161、120.203.214.184、120.203.215.2、120.203.215.3和120.203.215.4確認為藍汛Webcache服務器，由于這部分服務器IP訪問量較大，對全網TCP成功率影響較大，若能提升這部分服務器IP的TCP成功率，某地全網TCP成功率能夠提升10%左右。對藍汛緩存服務器的TCP業務量情況進行跟蹤，詳情見圖7。從圖7可以看到，經過不斷調整，藍汛緩存服務器的TCP嘗試次數呈現下降趨勢。

圖6 問題用戶IP段優化效果

對藍汛各個服務器IP的TCP成功率進行跟蹤，詳情見圖8，從圖8可以看到，分3批次對各個服務器IP進行優化操作后，藍汛緩存服務器的TCP成功率提升明顯。

——在2015年5月14日對120.203.215.2和120.203.215.4進行優化后，其成功率分別由10%提升至90%左右，并在后期保持穩定。

——在2015年5月15日對120.203.214.156進行優化后，其TCP成功率由10%左右提升至85%以上，并在后期保持穩定。

——在2015年5月16日對120.203.214.139、120.203.214.143、120.203.214.152和120.203.215.3進行優化，其TCP成功率均得到明顯提升，并保持穩定。

4.3 全網TCP成功率優化效果

在對問題用戶IP和藍汛緩存服務器進行處理后，對某地全網整體的TCP成功率變化進行跟蹤，具體如圖9所示。

圖7 藍訊緩存服務器TCP建立次數趨勢

圖8 藍訊緩存服務器TCP建立成功率跟蹤

圖9 某地全網TCP建立成功率趨勢

●從對TCP整體成功率進行跟蹤的情況來看，2015年5月9日對問題用戶IP進行處理后，TCP成功率由68%提升為70%左右，提升2%左右。在2015年5月14日對藍汛緩存服務器進行優化后，TCP成功率由72%提升為77%左右，提升5%左右。

●從對網絡側成功率進行跟蹤的情況來看，處理問題用戶IP后，由于問題用戶IP的TCP嘗試次數占全網次數較少，網絡側成功率基本維持在75%左右。從2015年5月14日起，分3批次對藍汛緩存服務器進行優化后，網絡側成功率逐步由77%左右提升為83%左右，提升6%。

阿爾卡特朗訊優化英吉利海底隧道鐵路通信服務

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為歐洲隧道公司部署敏捷光網絡技術提供了一個極佳的例證：展示了鐵路運輸行業是如何向波分復用（WDM）光及IP技術遷移，以滿足多樣化業務需求的。此外，與歐洲隧道公司的協議也進一步凸顯了，除傳統電信運營商領域外，阿爾卡特朗訊在業務多樣化方面的努力。

Mobile TCP Success Rate Improvement Analytical Report

TCP setup is a critical process of mobile users accessing Internet.Because TCP setup refers to the cooperation between the server and wireless networks,any-step failure will lead to the subsequent service resources unavailable. This article relies on ZCTT signaling monitoring system,by the statistics of GSM network TCP setup success rate, makes multi-dimensional analysis,including SGSN,TCP destination server and user IP segment,and positions Fuzhou TCP setup indicators problems.Also by various optimization measures,enhance the indicators of Fuzhou TCP setup success rate,and effectively improve the Internet users’perception.

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