Disseny, implementació i simulació de mecanismes per a protocols de transport en les Long Fat Networks heterogènies

Abstract

CAT: TCP és el protocol de transport orientat a connexió més utilitzat avui en dia. Aquest no aconsegueix uns bons nivells d’utilització de l’ample de banda en enllaços de gran capacitat i alta latència (Long Fat Networks o LFN) per culpa de les mancances del seu control de congestió. Al llarg dels anys han anat sorgint diverses modificacions del control de congestió de TCP per tal de millorar-ne el seu rendiment, així com també han aparegut altres protocols alternatius no basats en TCP. Cap d’ells però, està orientant a tenir un comportament unfriendly per tal d’ocupar el màxim de l’ample de banda possible.El protocol MBTAP es va pensar per poder transferir fitxers de gran mida en enllaços d’alta velocitat, amb l’objectiu d’obtenir el màxim d’ample de banda possible amb un control de congestió agressiu. Aquest protocol però, no pot obtenir un rendiment òptim quan la LFN és heterogènia (amb un enllaç sense fils), j a que no és capaç de diferenciar les pèrdues degudes a la congestió de les pèrdues degudes a erros de canal. Aquesta mancança també es dóna amb TCP, motiu pel qual han anat sorgint modificacions del protocol que intenten solucionar el problema. Cap d’ells, però, està pensat per tenir un comportament agressiu en LFNs, com pretén MBTAP.D’aquest fet sorgeix l’evolució del protocol, l’OMBTAP, que tracta d’adaptar l’anterior versió del protocol a escenaris de xarxes LFN heterogènies. En aquest treball es presenta el disseny i la implementació del protocol OMBTAP en un simulador de xarxa, Riverbed Modeler, i es realitzen diverses proves. Els resultats obtinguts són força satisfactoris, ja que es pot comprovar que OMBTAP presenta una millora de rendiment notable respecte MBTAP en escenaris de xarxes heterogènies. Tot i això, el funcionament del protocol encara és inestable quan diversos fluxos OMBTAP comparteixen el mateix enllaç, motiu pel qual es presenten les futures línies de desenvolupament.

TCP es el protocolo de transporte orientado a conexión más utilizado hoy en día. Este no consigue unos buenos niveles de utilización del ancho de banda en enlaces de gran capacidad y alta latencia (Long Fat Networks o LFN) por culpa de las carencias de su control de congestión. A lo largo de los años han ido surgiendo diversas modificaciones del control de congestión de TCP para mejorar su rendimiento, así como también han aparecido otros protocolos alternativos no basados en TCP. Ninguno de ellos, pero, está orientando a tener un comportamiento unfriendly para ocupar el máximo del ancho de banda posible.El protocolo MBTAP se pensó para poder transferir archivos de gran tamaño en enlaces de alta velocidad, con el objetivo de obtener el máximo de ancho de banda posible con un control de congestión agresivo. Este protocolo, sin embargo, no puede obtener un rendimiento óptimo cuando la LFN es heterogénea (con un enlace inalámbrico), ya que no es capaz de diferenciar las pérdidas debidas a la congestión de las pérdidas debidas a errores de canal. Esta carencia también se da con TCP, por lo que han ido surgiendo modificaciones del protocolo que intentan solucionar el problema. Ninguno de ellos, sin embargo, está pensado para tener un comportamiento agresivo en LFNs, como pretende MBTAP.De este hecho surge la evolución del protocolo, el OMBTAP, que trata de adaptar la anterior versión del protocolo a escenarios de redes LFN heterogéneas. En este trabajo se presenta el diseño y la implementación del protocolo OMBTAP en un simulador de red, Riverbed Modeler, y se realizan varias pruebas. Los resultados obtenidos son bastante satisfactorios, ya que se puede comprobar que OMBTAP presenta una mejora notable en el rendimiento respecto MBTAP en escenarios de redes heterogéneas. Sin embargo, el funcionamiento del protocolo aún es inestable cuando varios flujos OMBTAP comparten el mismo enlace, por lo que se presentan las futuras líneas de desarrollo

TCP is the most commonly used connection-oriented transport protocol. Even though, it does not achieve good levels of bandwidth utilization on high capacity and high latency links (Long Fat Networks or LFN) due to the characteristics of its congestion control. Over the years, various modifications to the TCP congestion control have been emerging to improve its performance, as well as other non-TCP-based alternative protocols have appeared. Despite that, none of them is aiming to have an unfriendly behavior to occupy the maximum possible bandwidth. The MBTAP protocol was designed to be able to transfer large files on high-speed links, in order to obtain the maximum possible bandwidth with an aggressive congestion control. This protocol, however, cannot obtain an optimal performance when the LFN is heterogeneous (with a wireless link), since it is not able to differentiate losses due to congestion of losses due to channel errors. This deficiency also occurs with TCP, so modifications of the protocol have been emerging that try to solve the problem. None of them, however, is intended to have aggressive behavior in LFNs, as MBTAP claims. From this fact, the evolution of the protocol arises, the OMBTAP, which tries to adapt the previous version of the protocol to heterogeneous LFN scenarios. This paper presents the design and implementation of the OMBTAP protocol in a network simulator, Riverbed Modeler, and several tests are carried out. The results obtained are quite satisfactory, since it can be seen that OMBTAP has a notable improvement in performance compared to MBTAP in heterogeneous network scenarios. However, the operation of the protocol is still unstable when several OMBTAP flows share the same link, so future development lines are presented