Главная » 2014»Сентябрь»4 » Скачать Разработка методов оценки средней скорости передачи данных по протоколу ТСР. Дунайцев, Роман Альбертович бесплатно
09:43
Скачать Разработка методов оценки средней скорости передачи данных по протоколу ТСР. Дунайцев, Роман Альбертович бесплатно
Разработка методов оценки средней скорости передачи данных по протоколу ТСР
Диссертация
Автор: Дунайцев, Роман Альбертович
Название: Разработка методов оценки средней скорости передачи данных по протоколу ТСР
Справка: Дунайцев, Роман Альбертович. Разработка методов оценки средней скорости передачи данных по протоколу ТСР : диссертация кандидата технических наук : 05.12.13 Санкт-Петербург, 2005 155 c. : 61 05-5/2669
Объем: 155 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2005
Содержание:
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНР1Е
ГЛАВА АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ АЛГОРИТМОВ ПРОТОКОЛА TCP
12 АРХИТЕКТУРА ПРОТОКОЛА TCP
121 Стек протоколов TCP/IP
122 Формат ТСР-сегмента
13 ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ И АЛГОРИТМЫ ПРОТОКОЛА TCP
131 Назначение протокола TCP Общие положения
132 Базовая передача данных
133 Процедура мультиплексирования/демультиплексирования
134 Обеспечение достоверности
135 Управление соединением
136 Управление потоком
137 Управление перегрузкой и особенности различных реализаций протокола TCP
14 АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ ПРОТОКОЛА TCP
Выводы
ГЛАВА АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ПРОТОКОЛУ TCP
22 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЩЕЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОТОКОЛА TCP (TCPRENO/NEWRENO/SACK)
221 Используемые предположения
222 Построение модели
223 Анализ модели
23 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ TCP RENO (РЕТК-МОДЕЛЬ)
231 Используемые предполож:ения
232 Построение модели
233 Анализ модели
ВЫВОДЫ
ГЛАВА РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ПРОТОКОЛУ TCP
32 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ
33 МЕТОД ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ по ПРОТОКОЛУ TCP RENO
331 Обнаружение потери в результате получения трех повторных АС К
332 Обнаружение потери в результате получения трех повторных АСК или истечения КТО
333 Ограничение скорости передачи данных со стороны приемника
334 Результирующая формула средней скорости передачи данных по протоколу TCP Reno
34 МЕТОД ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ по ПРОТОКОЛУ TCP NEWRENO (ВАРИАНТ SLOW-BUT-STEADY)
341 Обнаруж:ение потери в результате получения трех повторных АСК
342 Обнаружение потери в результате получения трех повторных АСК или истечения КТО
343 Ограничение скорости передачи данных со стороны приемника
344 Результирующая формула средней скорости передачи данных по протоколу TCP NewReno (вариант Slow-but-Steady)
Выводы по
ГЛАВА АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ПРОТОКОЛУ TCP
42 СЦЕНАРИЙ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
421 Конкурирующий трафик
422 Топология сети и параметры конфигурации
43 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ПРОТОКОЛУ TCP RENO
44 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ПРОТОКОЛУ TCP NEWRENO
ВЫВОДЫ
Введение:
Актуальность проблемы. Протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP) является доминирующим протоколом транспортного уровня в Интернет. Согласно исследованиям [70], от 60% до 90% всего трафика в Интернет, включая трафик службы World Wide Web, передачи файлов (FTP), электронной почты (E-mail) и т.д., передается с помощью протокола TCP. Столь широкое применение протокола TCP определило пристальное внимание к нему со стороны специалистов, занимающихся проблемами обеспечения качества обслуживания (Quality of Service, QoS) в Интернет. Помимо традиционных измерений и имитационного моделирования, в последнее десятилетие значительное число исследовательских работ [21,23,2729,31,32,34,35,50,55,56,62,63,66,71,75,78,80-82,89,96,112,121] было адресовано разработке математических моделей функционирования протокола TCP. В числе авторов, получивших важные результаты в этой области, можно отметить К.Авраченкова, M.Mathis, J.Padhye, N.Cardwell, B.Sikdar и ряд других авторов.В то же время предполагается [13,15,36,57,65,74,76], что одну из основных составляющих трафика Интернет в ближайшем будущем будут создавать услуги передачи мультимедийной информации: потоковое видео, Интернет-радио и т.п.Согласно принятой классификации [18], создаваемый данными услугами трафик характеризуется как изохронный и устойчивый к потерям. Изохронность трафика предполагает, что имеется некоторый порог чувствительности к задержкам, при превышении которого резко снижается качество предоставляемой услуги (например, превышение порога задержки в 100-150 мс при передаче голоса резко снижается качество воспроизводимого голоса). Устойчивость данного трафика к потерям объясняется тем, что небольшое количество отсутствующих данных может быть заменено аппроксимацией на основе принятых данных, а также тем, что услуги потокового типа ориентированы на передачу аудио/видео информации и ее незамедлительное воспроизведение, в результате чего оконечный пользователь и является той системой, которая оценивает качество предоставляемой услуги. Устойчивость к потерям также имеет свои границы. поэтому процент потерянных пакетов не должен превышать некоторый предел (например, не более 1 %).В связи с отмеченными особенностями, применение протокола передачи пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP) для потокового мультимедийного трафика предпочтительнее, чем протокола TCP, так как реализованная в протоколе TCP функция управления перегрузкой с резким уменьшением скорости передачи при обнаружении потери может сушественно ухудшить качество предоставляемой услуги за счет увеличения задержки доставки данных и дисперсии этой задержки [15,44,61,76,81,107]. Однако отсутствие каких-либо алгоритмов управления перегрузкой в протоколе UDP может привести к ухудшению условий функционирования параллельных соединений TCP (т.е. соединений TCP, использующих общий канальный ресурс совместно с потоками UDP), а также к перегрузке сети [25,51,52,57,72,74,90].В последние годы был предложен ряд механизмов [22,25,33,4546,77,81,91,101,103,106,115-117], позволяющих осуществлять адаптивное управление трафиком, создаваемым, в том числе, и потоками UDP. Протокол дружественного TCP управления скоростью передачи данных (TCP Friendly Rate Control, TFRC), определенный в документе RFC 3448 [103], является одним из наиболее проработанных и перспективных механизмов для адаптивного управления скоростью передачи данных и реализации функции управления перегрузкой при использовании протокола UDP для передачи потокового мультимедийного трафика. Протокол TFRC позволяет прикладному процессу передавать данные примерно с той же скоростью, что и протокол TCP в аналогичных условиях, но при этом избегая резкого уменьшения скорости передачи данных в случае потери пакетов. При использовании данного протокола приемник TFRC сообщает передатчику информацию о потерях, а передатчик TFRC рассчитывает скорость передачи данных на основе полученной информации, времени обращения пакета и формулы, определяющей среднюю скорость передачи данных по протоколу TCP в аналогичных условиях.Данная формула была получена в работе J.Padhye, V.Firoiu, D.Towsley и J.Kurose (и широко известна как PFTK-модель) на основе математического моделирования передачи данных по протоколу TCP Reno [82] в длительном соединении в условиях пачечного процесса потерь, возникающим при использовании в маршрутизаторах алгоритма усечения хвоста очереди (Tail-Drop) с дисциплиной обслуживания FIFO (First In, First Out). В то же время анализ показывает, что используемое в PFTK-модели упрощенное представление таких алгоритмов, как быстрая повторная передача и быстрое восстановление, а также отсутствие рассмотрения фазы медленного запуска после таймаута может приводить к существенно завышенной оценке средней скорости передачи данных по протоколу TCP Reno в условиях пачечного процесса потерь.Необходимо отметить, что указанная модель является одной из важнейших в области математического моделирования функционирования протокола TCP.Результирующая формула, полученная в данной работе, часто применяется для проверки адекватности новых математических моделей [21,31,55,96], а также используется в различных исследовательских работах [34,56,75,112] и книгах [14,95]. Как следствие, неточность данной формулы может приводить к неверным результатам или некорректным выводам. Следовательно, представляется необходимой разработка метода оценки средней скорости передачи данных по протоколу TCP Reno с более полным учетом алгоритмов, используемых в протоколе TCP.Более того, согласно исследованиям [73,83], наиболее распространенной на сегодняшний день реализацией протокола TCP является TCP NewReno [109].Анализ опубликованных исследований показывает, что недостаточное внимание было уделено математическому моделированию передачи данных по протоколу TCP NewReno. Соответственно, важной задачей является разработка метода оценки средней скорости передачи данных по протоколу TCP NewReno для последующего использования полученной формулы в протоколе TFRC.Таким образом, теоретическая и практическая значимость решаемых в диссертационной работе задач определяет ее актуальность.Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка методов оценки средней скорости передачи данных по протоколу TCP.С учетом вышесказанного, в качестве рассматриваемых реализаций протокола TCP были выбраны следующие реализации: TCP Reno и TCP NewReno (вариант Slow-but-Steady). При этом поставленная цель достигается путем решения следующих основных задач:
