Tempo limite de conexão expirou sem problema de rede aparente

Temos um SQL Server específico que está expirando intermitentemente ao aceitar conexões. O problema é consistente ao longo do dia, mas ocorre em uma incidência muito baixa. Como posso continuar a solucionar problemas?

Tempo limite de conexão expirado. O período de tempo limite decorrido ao tentar consumir a confirmação de handshake de pré-login. Isso pode ocorrer porque o handshake de pré-login falhou ou o servidor não conseguiu responder no tempo. O tempo gasto na tentativa de conexão com este servidor foi - [Pré-Login] inicialização=0; aperto de mão=15002; (Microsoft SQL Server, Erro: -2)

Configuração do servidor:

• SQL Server 2016 SP1 CU5 Enterprise (o problema também ocorreu antes do SP1)
• Windows Server 2012 R2 no servidor e no cliente
• VMware ESXi, 6.5.0 no HP ProLiant DL360 Gen9
• VM tem 8 vCPU, 64 GiB de memória (totalmente reservada)

Script de teste (executado uma vez por segundo):

$failed = $false;
$loginDuration = (Measure-Command {
    $ncon = New-Object System.Data.SqlClient.SqlConnection `
        @( 'Data Source=1.2.3.4,16143;Database=Test;User=Test;Password=****;Pooling=false;' );
    try 
    {
        $ncon.Open();

        $cmd = New-Object System.Data.SqlClient.SqlCommand `
            @( 'SELECT @@VERSION', $ncon );
        $cmd.ExecuteNonQuery();

        $ncon.Dispose();
    }
    catch
    {
        $failed = $true;
    }
}).TotalMilliseconds;
Write-Metric -metric 'itp.dbserver.logintime' -unit 'milliseconds' `
    -value (&{if ($failed) { 120000 } else { $loginDuration }});

Observações:

• O problema começou a ocorrer após atualizações do sistema operacional, atualizações do SQL Server, movimentação de San e movimentação do Hyper-V para o VMWare
• A maioria das conexões é bem-sucedida (4 falhas em 1.440 tentativas)
• As falhas são sempre listadas com um número baixo em "[Pré-Login] inicialização=0;" e um número alto em "handshake=15002". Não recebemos erros como "Não encontrado" ou "Nenhum host é conhecido", apenas "Tempo limite de conexão"
• Nenhuma criptografia está habilitada para o ouvinte
• Pings não mostram perda durante um período prolongado (0 perdido de 96.045 enviados)
• Todos os firewalls estão desativados
• As conexões tentadas usando endereços IPv6 e IPv4 falham na mesma taxa
• CPU é baixa (<40%)
• As sessões ativas são persistentemente em torno de 400
• O driver do balão está desativado
• As conexões, uma vez feitas, são estáveis, sem erros inesperados ao executar consultas, sem desconexões estranhas.
• Vários clientes estão tendo problemas para se conectar - ODBC e ADO de vários computadores

Atualização: finalmente obtive um rastreamento do Wireshark do lado do cliente de uma conexão com falha. Nenhuma perda de pacote é aparente, o cliente recebe TCP ACKs em tempo real (<10ms). O cliente estava usando o nome DNS no momento da falha, mas a falha ocorre usando o endereço IPv4 na cadeia de conexão.

Estou correto ao pensar que o fato de eu obter ACKs TCP imediatos para os pacotes de solicitação de pré-login enviados localizaria o problema no sistema operacional ou no SQL Server?