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Universidade Federal Fluminense. Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade: um estudo comparativo Aluno: Fabio Teixeira Guerra Orientador: Luiz Claudio Schara Magalhães, Phd. Agenda. Cenário Motivação Objetivo Protocolos Baseados em Acks Protocolos Baseados em Taxa - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Universidade Federal FluminenseProtocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade: um estudo comparativo
Aluno: Fabio Teixeira GuerraOrientador: Luiz Claudio Schara Magalhes, Phd.
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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AgendaCenrioMotivaoObjetivoProtocolos Baseados em AcksProtocolos Baseados em TaxaTestes ComparativosConcluso
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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CenrioCrescente disponibilidade de enlaces de alta velocidade (gigabit) em estaes de trabalhoAplicaes que precisam usar taxas de gigabit (fsica de alta energia)
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Motivao Dificuldade de um nico fluxo TCP atingir alta taxa em enlaces com taxa de gigabits por segundo. Diminuio do tamanho da janela de transmisso devido a perdas, que so originadas principalmente pelas rajadas do TCP
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Objetivo Testar a viabilidade do protocolo RMTP (baseado em taxa) funcionar a taxas de gigabit, atravs da anlise comparativa com protocolos para redes de alta velocidade baseados em acks.
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AgendaCenrioMotivaoObjetivoProtocolos Baseados em AcksProtocolos Baseados em TaxaTestes ComparativosConcluso
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Duas FamliasProtocolos similiares ao TCP, porm com outro controle de congestionamentoProtocolos que funcionam como um agregado de fluxos TCP
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Protocolos Baseados em AcksAlteraes no controle de congestionamento do TCP.
HSTCPBIC TCPCUBIC TCP
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Protocolos Baseados em AcksCriao de N fluxos TCP para atender a uma nica aplicao.
MulTCP
Testes realizados N = 4
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HSTCPSally Floyd prope uma mudana na curva de crescimento do tamanho da janela de transmisso a partir de um certo limiar.Bem amigvel ao TCP pois segue o controle de congestionamento do TCP at verificar que existe banda disponvel
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HSTCPw = 10S (logp log Low_P) + log Low_Window
S = (log High_Window log Low_Window) / (log High_P log Low_P)
Low_Window = limite inferior (tamanho de janela) da atuao da funo resposta do HSTCP High_Window = limite superior (tamanho de janela) da atuao da funo resposta do HSTCP Low_P = taxa de perda de segmentos para Low_windowHigh_P = taxa de perda de segmentos para High_window
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HSTCPw = (p / Low_P)S Low_window
Para valores padres de Low-Window = 38, High_Window = 83000, Low_P = 10-3 e High_P = 10-7 temos como funo resposta para o HSTCP o seguinte valor final:w = 0,12/p0,83
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HSTCPw = w + a(w) / ww = w b(w) * w
a(w) = (w2 * 2 * b(w)) / ((2 b(w)) * w1,2 * 12,8
High Decrease = 0.1 (valor padro)
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BIC TCPAlgoritmo tambm baseado no algoritmo do TCP porm com algumas diferenas.Binary Search Increase Additive IncreaseFast ConvergenceSlow Start
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BIC TCPBinary Search IncreaseRealiza uma busca binria at a diferena entre WMax e WMin ser menor que SMin target window = (WMax WMin) / 2.
No caso de perdas durante o Binary Search Increase a janela corrente passa a ser WMax e a nova janela aps o decremento passa a ser o novo WMin
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BIC TCPAdditive IncreaseQuando a distncia entre WMin e WMax muito grande e o aumento para o ponto mdio maior que o mximo incremento (Smax), aumenta-se a janela sempre de Smax at a distncia entre Min e Max ser menor que SmaxOcorrendo perdas nos momentos de Additive Increase, o BIC TCP utiliza a estratgia de decrementos mltiplos (Multiplicative Decrease) igual a do TCP
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BIC TCPFast ConvergenceNo Binary Search Increase, aps uma reduo da janela de transmisso, novos WMax e WMin so definidos. Se o novo WMax menor que o anterior, esta janela teve uma tendncia descendente, com isso para garantir uma maior fairness, quando existe mais de um fluxo deve-se reajustar o novo WMax como sendo o primeiro valor de Target Window, ou seja: WMax = (WMax WMin) / 2.
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BIC TCPSlow StartQuando a janela corrente chega at WMax, o Binary Search Increase escolhe um novo valor de WMax aleatoriamente e a janela corrente passa a ser WMin. Se (WMin + WMax)/2 > Smax, em vez de utilizar o Additive Increase, o BIC TCP roda um algoritmo chamado de partida lenta
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CUBIC TCPVerso com maior fairness que o BIC TCP.WCUBIC = C(t-K)3 + WMaxOnde:C Fator de escalat Tempo decorrido desde a ltima reduo da janelaK = ((WMAX/C))1/3 Constante que decrementa o tamanho da janela no momento de uma perda.
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CUBIC TCP
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MulTCPFluxos TCP agregados podem alcanar vazo gibabit por segundo MulTCP 1Wmul1 = (2N * (N ))1/2 / P1/2
MulTCP 2Wmul2 = N * w = N * (1,2 / p1/2)
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MulTCP 2Na expresso:Wmul2 = N * w = N * (1,2 / p1/2)Para N = 1 pode-se escrever a expresso acima da seguinte formaWmul2 = (a * (2 b))1/2 / (2bp)1/2Para isso temos:b = 2 a / (a + 3N2)
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AgendaCenrioMotivaoObjetivoProtocolos Baseados em AcksProtocolos Baseados em TaxaTestes ComparativosConcluso
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Protocolos Baseados em TaxaIntervalo entre pacotes constante evitando rajadas
Difcil implementao devido a baixa granularidade dos timers dos sistemas operacionais
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Protocolos Baseados em Taxa RMTP desenvolvido por Magalhes para mobilidade em redes sem fio.
Controle de congestionamento homeosttico HCC
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Controle de Congestionamento Homeosttico (HCC) Tenta alcanar o equilbrio (homeostase) atravs de duas foras:Par de Pacote que tende a superestimar a banda disponvel na redeMonitoramento de Jitter que corrige os erros do par de pacotes
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Par de PacotesFunciona enviando trens de cinco pacotes onde a medio do tempo de chegada entre os dois ltimos indica o tempo mnimo de separao entre pacotes que a rede pode reagir
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Monitoramento de JitterJitter a diferena entre o intervalo de envio de pacotes e o intervalo no qual os mesmos pacotes so recebidosNo HCC a indicao de dois jitters positivos sinal de violao da taxa
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AgendaCenrioMotivaoObjetivosProtocolos Baseados em AcksProtocolos Baseados em TaxaTestes ComparativosConcluso
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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Ambiente de Teste Network Simulator (NS) verso 2.26.
Instalao dos controles de congestionamento dos protocolos.
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Testes Realizados Testes de vazo Testes de TCP Friendliness Testes de Desempenho
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Teste de Vazo Protocolos testados isoladamente para verificar a capacidade de vazo de cada um.
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Topologia para o Teste de Vazo
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Parmetros do Teste de Vazo
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Teste de Vazo
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Grf1
89271929768116817111785089675
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0.01
0.1
0.2
0.3
0.4
Vazo (Milhes de Pacotes)
BUFFER = ATRASO X BANDA
Plan1
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00000
00000
00000
00000
00000
0.01
0.1
0.2
0.3
0.4
Vazo (Milhes de Pacotes)
BUFFER = ATRASO X BANDA
Plan2
Plan3
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Teste de Vazo
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
Grf1
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35672093567051350196534404683396143
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35671703567022352353334687103450513
34839873479199347967534799893479970
35197023123326296517128912372848429
0.01
0.1
0.2
0.3
0.4
Vazo (Milhes de Pacotes)
BUFFER = 5 x ATRASO X BANDA
Plan1
delayBICTCPCUBICTCPHSTCPMULTCPRMTPTCP
0.01356720835672093466269356717034839873519702
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00000
0.01
0.1
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0.3
0.4
Vazo (Milhes de Pacotes)
BUFFER = ATRASO X BANDA X 5
Plan2
Plan3
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TCP Friendliness Mede a capacidade de um protocolo dividir de forma justa a banda disponvel com outros fluxos que seguem o controle de congestionamento do TCP.
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Topologia para testes de TCP FriendlinessHSTCPBIC TCPCUBIC TCPMulTCPRMTPHSTCPBIC TCPCUBIC TCPMulTCPRMTP
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Parmetros para testes deTCP Friendliness
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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TCP x HSTCPParametros:Banda Backbone: 1GbpsAtraso Backbone: 0.01 msBanda Acessos: 750 MbpsAtraso Acessos: 0.015 msBuffer: atraso x banda
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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1569943824
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4392815351
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1535443926
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4393615345
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1570043823
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HSTCP
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TCP
HSTCP
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TCP Friendly
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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1570743816
TCP
HSTCP
tempo
milhares de pacotes por 0,5 segundo
TCP X HSTCP
hstcp750
0.54425833
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TCP
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Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
Grf1
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Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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Teste de Desempenho
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HSTCP
BICTCP
CUBICTCP
MULTCP
RMTP
TEMPO
Milhares de Pacotes por 0.5 Segundo
-
AgendaCenrioMotivaoObjetivosProtocolos Baseados em AcksProtocolos Baseados em TaxaTestes ComparativosConcluso
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
-
Concluso Apesar do RMTP ter sido desenvolvido para redes sem fio este apresentou bons resultados em ambiente de alta velocidade
Estabilidade do RMTP em relao aos outros protocolos devido a sua forma de envio dos pacotes
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
-
Trabalhos Futuros Aquisio de uma placa de rede com RT Linux
Implementao de um mdulo kernel na placa adquirida para envio de pacotes baseados em taxa
Testes na Rede GIGA da RNP
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006
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AgradecimentosObrigado!
Tese:http://www.midiacom.uff.br/~schara/alunos/fabio-tese.pdf
Protocolos de Transporte para Redes de Alta Velocidade - 2006