Phân tích đánh giá một số thuật toán quản lý hàng đợi tích cực trong tcp network

Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ THUẬT TOÁN QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TÍCH CỰC TRONG TCP NETWORK TN 2012 THÁI NGUYÊN 2012 P Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ THUẬT TỐN QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI TÍCH CỰC TRONG TCP NETWORK 23 Ngành: Mã số: 60.52.70 Học viên: Người HD Khoa học: PGS.TS THÁI NGUYÊN – 2012 P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ CHƢƠNG TỔNG QUAN CÁC THUẬT TOÁN VỀ QUẢN LÝ HÀNG ĐỢI 1.1 Truyền liệu hệ thống mạng Trong hệ thống truyền số liệu, thông tin muốn gửi chia thành đơn vị liệu nhỏ gọi gói tin (packet) Ngồi việc gửi gói tin, phía phát đồng thời đóng gói thơng tin điều khiển việc vận chuyển gói tin đặt đầu gói tin (packet header) Trong địa nguồn để rõ địa nơi gửi gói tin Packet header chứa địa IP đích (distination IP address) nơi gói tin phải chuyển đến Các định tuyến dùng địa đích để xác định đích đến gói tin Và thực việc chuyển gói tin đến địa Đa số trường hợp, thiết bị phát thiết bị thu không nối trực tiếp với mà chúng phải thông qua định tuyến trung gian Trong trường hợp này, thiết bị gửi gửi gói tin tới định tuyến mà nối trực tiếp Bộ định tuyến sử dụng địa đích (địa nơi nhận) gói tin chìa khóa để tìm kiếm liệu thơng tin lộ trình đưa định chuyển tiếp gói tin Nếu định tuyến thiết bị thu kết nối trực tiếp với P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ 1.1: Kiến trúc mạng đơn giản chuyển gói tin đến thẳng thiết bị thu Nếu nối trực tiếp, định tuyến chuyển gói tin đến định tuyến khác mà biết qua q trình phân tích thơng tin theo lộ trình Q trình lặp lại gói tin chuyển đến định tuyến kết nối trực tiếp với thiết bị thu chuyển đến đích cuối Trong hệ thống mạng, định tuyến (router) thường có nhiều giao diện mạng gắn với mối liên kết khác hình 1.2 Những liên kết dùng để kết nối với định tuyến khác hay kết nối với mạng (subnetwork) Một router sau nhận gói tin sử dụng địa nơi nhận liệu thơng tin lộ trình gói tin để xác định liên kết đầu cho gói tin Khi có nhiều gói tin từ nhiều nguồn khác đến router với lộ trình đầu giống có gói tin đáp ứng cịn gói tin cịn lại bị đẩy vào hàng đợi mối liên kết đầu mà chúng yêu cầu Khi nhịp độ đến router gói tin tăng lên, chúng tiếp tục đưa vào hàng đợi Thơng thường, hàng đợi trì với chế FIFO (first in first out) Với chế gói tin đến sau xếp vào cuối hàng đợi Nếu mức độ chuyển gói tin router lớn mức độ gói tin khác đến router sau khoảng thời gian hàng đợi trở nên rỗng Ngược lại, mức độ chuyển gói tin nhỏ mức độ gói tin khác đến router sau khoảng thời gian hàng đợi đầy Khi đó, router phải loại bỏ gói tin theo chế đó, khơng tượng tắc nghẽn xảy [1] P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ Hình 1.2: Kiến trúc router 1.2 Điều khiển tắc nghẽn 1.2.1 Khái niệm Trong q trình hoạt động, mạng rơi vào trạng thái không đủ khả đáp ứng tiêu chất lượng cho kết nối thiết lập hay cho yêu cầu kết nối biến đổi bất thường, khơng dự đốn dịng lưu lượng với tình trạng lỗi phần tử mạng (các chuyển mạch, đường truyền, …) Trạng thái gọi tắc nghẽn Các gói tin vào đệm, hàng đợi thường dạng bó từ nhiều nguồn khác Các đệm giúp router lưu trữ bó chúng chuyển Khi bó gói tin đến vượt qua kích thước đệm gói đến sau bị loại bỏ Để khắc phục điều này, việc tăng đệm giải pháp tốt kích thước đệm lớn tạo trễ lớn Tắc nghẽn xảy lưu lượng từ nhiều tuyến đổ dồn tuyến tuyến khơng có khả xử lý hết Tắc nghẽn xảy bên thân router mạng lõi mạng node nhận nhiều lưu lượng so với thiết kế Khi mạng xảy tắc nghẽn không xử lý kịp thời gây hậu nghiêm trọng: gói tin không xử lý, không chuyển đến đầu cuối người nhận gây ùn tắc mạng, mạng không hoạt động thời gian dài truyền tải giữ liệu, thành phần bị hư hỏng Do vấn đề quan trọng phải điều khiển tắc nghẽn mạng Đó hành động điều khiển để phòng tránh tắc nghẽn điền khiển tắc nghẽn xảy 1.2.2 Các kỹ thuật sử dụng quản lý tắc nghẽn - Điều khiển luồng phía đầu cuối: khơng phải lược đồ điều khiển tắc nghẽn cách để tránh trường hợp phía phát gửi nhiều lưu lượng vượt qua khơng gian đệm chia thu P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ - Điều khiển tắc nghẽn mạng: lược đồ này, hệ thống đầu cuối giảm tốc độ luồng lưu lượng để tránh tắc nghẽn mạng, chế tương tự điều khiển luồng đầu cuối, mục đích để giảm tắc nghẽn mạng khơng phải phía thu - Tránh tắc nghẽn sở mạng: lược đồ này, router cố gắng dò tìm tắc nghẽn có khả xảy ra, cố gắng giảm tốc độ luồng đầu vào trước hàng đợi đầy - Phân phối tài ngun: kỹ thuật bao gồm tiến trình lập lịch có sử dụng mạch vật lý luồng tài nguyên khác Một mạch ảo xây dựng qua nhiều chuyển mạch với băng thông đảm bảo loại phân phối tài nguyên Kỹ thuật khó có khả loại trừ tắc nghẽn mạch việc khóa lưu lượng vượt khả mạng Giải pháp quan trọng điều khiển tắc nghẽn sử dụng kỹ thuật quản lý hàng đợi Các đệm thiết bị mạng quản lý nhiều kỹ thuật hàng đợi Nói quản lý hàng đợi tối thiểu hóa việc gói mạng tắc nghẽn xảy cải thiện hiệu mạng Kỹ thuật hàng đợi FIFO, gói xử lý theo trật tự mà chúng đến hàng đợi, hàng đợi ưu tiên sử dụng cấu trúc đa hàng đợi với mức ưu tiên khác ưu tiên xử lý gói quan trọng truền tới node Một kỹ thuật hàng đợi quan trọng tự ấn định luồng cho thân hàng đợi Với luồng khác độ ưu tiên khác nhau, luồng xử lý để chắn chúng không làm tràn hàng đợi Việc tách rời hàng đợi theo đảm bảo hàng đợi chứa gói từ nguồn đơn lẻ 1.2.3 Điều khiển tắc nghẽn tránh tắc nghẽn mạng TCP Trong năm 1980 Internet dễ xảy tượng “sụp đổ tắc nghẽn”, có q chức điều khiển quản lý mạng Các kết nối đơn lẻ sử dụng điều khiểu luồng người gửi người nhận để tránh phía gửi làm tràn lưu lượng phía nhận P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ Nhưng việc điều khiển luồng thời điểm tránh tràn lụt lưu lượng đệm phía thu chưa giải đệm phía node mạng Tuy nhiêu lưu lượng sử dụng mạng Intrernet ngày chưa lớn bao gồm số lượng kết nối tốc độ chậm vấn đề tắc nghẽn không quan trọng ngày Sau năm 1980 Van Jacopson phát triển chế điều khiển tắc nghẽn, tạo đáp ứng TCP để hạn chế tắc nghẽn mạng Nền tảng loại bỏ gói làm cho host ngừng lại chậm dần Thông thường host nhận gói tập gói gửi ACK (acknowlegement) cho phía phát để thơng báo nhận gói tin Cơ chế cửa sổ cho phép host nhận đa gói tin mà dùng ACK Việc phía gửi khơng nhận ACK chứng tỏ phía thu bị tràn đệm mạng bị nghẽn phía phát phải dừng việc chuyển gói giảm tốc độ Một chiến lược đưa “Giảm theo cấp số nhân, tăng theo cấp số cộng” để điều chỉnh số lượng gói đến thời điểm Nếu vẽ lược đồ luồng liệu ta thấy số lượng gói tăng lên có tắc nghẽn xuất mạng (tăng theo cấp số cộng) gói bắt đầu bị loại bỏ ta giảm nhanh gói truyền việc truyền gói bắt đầu dừng (giảm theo cấp số nhân) Kích thước cửa sổ giảm nửa có tắc nghẽn xảy Các host tìm tốc độ truyền dẫn tối ưu việc thường xuyên kiểm tra mạng với tốc độ cao Thỉnh thoảng tốc độ truyền cao chấp nhận mạng bận gói bắt đầu bị loại bỏ host lại quay trở lại tốc độ ban đầu Lược đồ coi mạng hộp đen loại bỏ gói có tắc nghẽn Do điều khiển tắc nghẽn thực bới hệ thống đầu cuố gói để thị tắc nghẽn Phía người gửi truyền số lượng lớn file để đẩy lên tốc độ cao đạt tất băng thơng Các host khác gặp vài vấn đề chuyển gói qua mạng Các host bị túm lấy băng thơng truyền tải lưu lượng quan trọng P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ Tất nhiên, mạng sử dụng vai trị tích cực điều khiển tắc nghẽn Cơ chế điều khiển tránh tắc nghẽn chia thành trình: - Khơi phục tắc nghẽn: hồn trả lại trạng thái hoạt động mạng yêu cầu vượt khả - Đoán trước tắc nghẽn xảy phịng tránh khơng cho tắc nghẽn xảy Ngày tránh tắc nghẽn công cụ cải thiện hiệu QoS mạng Internet Chuẩn RFC 2309 (giới thiệu quản lý hàng đợi tránh tắc nghẽn Internet) đưa chế tránh tắc nghẽn dựa cấu router Cơ chế chia thành thuật toán quản lý hàng đợi thuật tốn lập lịch Mục đích quan trọng tối thiểu số lượng gói bị loại bỏ Nếu host truyền tốc độ cao mạng bị nghẽn số lượng gói bị tăng RFC2309 chấp nhận luồng dạng bó đến làm tràn hàng đợi cịn cố gắng trì trạng thái khơng đầy hàng đợi TCP có xử lý điều khiển tắc nghẽn, UDP điển hình sử dụng cho luồng video audio thời gian thực khơng cần khơi phục lại gói bị UDP giao thức truyền tải khơng đảm bỏa khơng truyền lại báo hiệu ngược trở lại nguồn Các luồng UDP điều khiển điều khiển tắc nghẽn TCP truyền thông Trong chuẩn RFC 2581 giới thiệu thuật toán cho điều khiển tắc nghẽn: Khởi đầu chậm, truyền lại nhanh, khôi phục nhanh, tránh tắc nghẽn Điều khiển tắc nghẽn khởi đầu chậm: Khởi đầu chậm làm giảm ảnh hưởng bó host truyền Nó yêu cầu host khởi đầu việc truyền dẫn chậm hơn, sau xử lý điểm có tắc nghẽn xảy Một host lúc đầu khơng biết có gói gửi sử dụng cách khởi đầu chậm để định giá dung lượng mạng Một host bắt đầu việc truyền dẫn cách gửi hai gói tin tới phía thu Khi phía thu nhận segment gửi phản hồi lại phía nhận ACK để xác nhận Phía phát tăng số gói gửi theo số hai, tức gửi gói Việc thị tiếp P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang http://lrc.tnu.edu.vn/ tục phía phát khơng nhận phản hồi ACK Việc thị cho thấy khả xử lý lưu lượng mạng khả xử lý lưu lượng tới phía thu Khởi đầu chậm khơng có khả ngăn chặn tắc nghẽn mà giúp cho host tránh trạng thái tắc nghẽn tạm thời Nếu host gửi q nhiều gói gây nghẽn mạng, tràn đệm gói bị loại bỏ Nhưng số ứng dụng như: thoại qua IP khơng thể chấp nhận trễ gây việc khởi đầu chậm, đố số trường hợp mạng khơng sử dụng kiểu này: - Khôi phục truyền lại nhanh: Truyền lại khơi phục lại nhanh thuật tốn thiết kế để tối thiểu hóa việc loại bỏ gói truyền mạng Cơ cế truyền lại nhanh suy luận từ chế truyền TCP Phía thu gửi báo hiệu tới phía gửi nhận gói khơng theo trật tự Kỹ thuật phải gửi nhiều bảo ACK tới phía phát Đây cách để thị cá gọi bị Thay cho việc chờ đợi phản hồi ACK hết thời gian nguồn gửi tự phát lại gói nhận ACK Việc xảy trước thời gian hết hạn chúng cải thiện khả thông qua mạng Ví dụ host nhận gói thứ (mà khơng nhận gói thứ 6) gửi phản hồi ACK cho gói thứ nhận gói thứ Khơi phục nhanh chế thay cho kiểu khởi đầu chậm truyền lại nhanh sử dụng Các ACK tiếp tục truyền để thị có bị gói hay khơng phía nguồn nhận ACK có số thứ tự cao gói bị Trong trường hợp có nghĩa có gói đơn bị mạng khơng bị nghẽn hồn tồn Do phía phát khơng cần thiết phải quay trở lại khởi động chậm mà cần giảm tốc độ truyền xuống nửa so với tốc độ ban đầu Tránh tắc nghẽn cách sử dụng quản lý hàng đợi tích cực: Việc loại bỏ gói hồn tồn khơng hiệu Nếu host bị ngập tràn tức nghẽn xảy có nhiều gọi bị Do việc loại bỏ tắc nghẽn xảy đến quản lý tắc nghẽn tích cực điều cần thiết Để thực điều ta sử P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 10 http://lrc.tnu.edu.vn/ dụng quản lý hàng đợi tích cực lập lịch Quản lý hàng đợi kỹ thuật mà router loại bỏ gói cách tích cực từ hàng đợi để tránh tràn hàng đợi,và giảm tốc độ 1.3 Các kĩ thuật hàng đợi Router 1.3.1 Giới thiệu hàng đợi Router Lý thuyết hàng đợi nảy sinh cách tự nhiên việc nghiên cứu chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói Trong mạng chuyển mạch kênh, gọi đến chuyển mạch ngẫu nhiên, gọi giữ kênh khoảng thời gian ngẫu nhiên Trong mạng chuyển mạch gói, gói tin với chiều dài khác qua mạng, tài nguyên mạng (các chuyển mạch, kết nối chia sẻ cho gói) Các tin định tuyến đến node Thời gian sử dụng đệm (trễ hàng đợi) vấn đề quan trọng truyền dẫn thông tin Thời gian phụ thuộc vào thời gian xử lý, độ dài tin hay thời gian chờ xử lý chưa có tài nguyên sử dụng Trong ứng dụng tương tác thời gian thực thời gian trả lời trung bình xem tiêu chuẩn quan trọng cịn ứng dụng khác thơng lượng lại điều quan trọng Việc mô tả hàng đợi theo lý thuyết toán học phức tạp nên ta mơ tả chúng them mơ hình đơn giản để sử dụng mạng IP Hình 1.3 Mơ hình hàng đợi đơn giản mạng P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 71 http://lrc.tnu.edu.vn/ - Với điều khiển PI: a = 0.00001822, b = 0.00001816, qref = 50 gói, T = 100 ms 3.4.2.3 Kết mơ - Độ dài hàng đợi trung bình Hình 3.19: Độ dài trung bình hàng đợi điều khiển thuật tốn AQM Từ hình vẽ 3.19 ta thấy độ dài trung bình hàng đợi điều khiển thuật toán RED, ARED PI ổn định không nhạy cảm thay đổi đột ngột băng thông khả dụng đầu thuật toán BLUE, AVQ Các thuật tốn BLUE, AVQ có độ dài hàng đợi trung bình dao động dải rộng dung lượng đầu thay đổi hai quãng thời gian ngắn dài Thực tế, độ ổn định chiều dài hàng đợi thuật toán BLUE, AVQ bị hy sinh để đạt tỷ lệ loại bỏ gói thấp P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 72 http://lrc.tnu.edu.vn/ Độ dài trung bình hàng đợi điều khiển thuật toán RED, ARED lớn so với thuật tốn AQM khác Ngồi ra, độ dài hàng đợi ổn định AVQ nhỏ Tuy nhiên, nhạy cảm với thay đổi băng thông Độ dài hàng đợi trung bình điều khiển PI ổn định so với phương pháp khác điều khiển cố gắng ấn định độ dài đệm giá trị qref theo kết điều khiển IP cho chất lượng tốt tiêu độ dài hàng đợi trung bình độ trễ xếp hàng - Xác suất đánh dấu loại bỏ gói Hình 3.20: Xác suất loại bỏ gói RED, BLUE, ARED, AVQ PI Hình vẽ 3.20 cho thấy tỷ lệ phần trăm loại bỏ gói đệm bị tràn nút cổ chai Chúng ta thấy rằng: Sự thay đổi đột ngột băng thông đầu tức thời không ảnh hưởng đến tỷ lệ gói sử dụng giải thuật tốn BLUE, AVQ Thêm vào đó, tỷ lệ gói chúng đạt tới ổn định nhanh ch ng gần khơng Ngun nhân P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 73 http://lrc.tnu.edu.vn/ kết ba thuật tốn sử dụng băng thơng đầu khả dụng tức thời để điều khiển thích nghi động xác suất đánh dấu gói Ngược lại, tỷ lệ loại bỏ gói sử dụng thuật tốn RED, ARED PI nhạy cảm thay đổi dung lượng đầu Nguyên nhân RED, ARED khơng thể thích ứng tỷ lệ đánh dấu cách hiệu với tình thay đổi động PI cố gắng đạt độ dài hàng đợi ổn định kể phải trả giá cho việc tốc độ loại bỏ gói khơng ổn định - Khả sử dụng tuyến Hình 3.21: Khả sử dụng tuyến với tải thay đổi Hình 3.21 minh họa khả sử dụng tuyến đầu nút cổ chai Có thể thấy rằng, độ sử dụng tuyến thuật toán AQM chấp nhận gần với Độ sử dụng tuyến thuật tốn AQM thích nghi (ARED, AVQ PI) cao ổn định chút so với thuật tốn khơng thích nghi (RED, BLUE) P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 74 http://lrc.tnu.edu.vn/ Như vậy: Từ kết mơ thấy thay đổi dung lượng đầu tốc độ tải nạp vào hàng đợi ảnh hưởng xấu đến hoạt động thuật toán AQM Theo quan sát mô chế AQM thích nghi có kết hoạt động tốt tham số thích nghi thực cải thiện hoạt động hàng đợi cách đáng kể Các kết khơng có thuật tốn AQM thực đồng thời giữ cho chiều dài đệm ổn định, tỷ lệ loại bỏ gói thấp đáp ứng trường hợp mạng thay đổi động liên tục KẾT LUẬN Từ ý tưởng quản lý hàng đợi tích cực đời năm 1999 tới gần 100 chế phát triển số phương pháp bật đề cập Mục đích AQM trì hàng đợi ổn định nhằm đạt độ sử dụng tài nguyên cao trễ hàng đợi ổn định nhằm đạt độ sử dụng tài nguyên cao trễ hàng đợi nhỏ Các nhược điểm vấn đề khóa đầy hàng đợi chế loại bỏ tiêu chí để xem xét phát triển thuật toán AQM Trong thuật tốn phân tích, thấy RED thuật toán sử dụng rộng rãi điều chỉnh tham số RED mục tiêu hầu hết thuật tốn AQM cơng bố Một loạt thuật tốn SRED, DRED, DSRED, MRED, RARED… công bố dựa sở Thuật tốn SRED khơng tính tốn độ dài trung bình hàng đợi, nghiên cứu SRED đưa cách thức để cải tiến hoạt động SRED cách thêm vào tính tốn kích cỡ hàng đợi trung bình đem lại lợi ích đáng kể Mặc dù hoạt động MRED tốt RED chút có quan tâm phát triển giải thuật AVQ đạt hệ số sử dụng tuyến tốt giữ chiều dài trung bình hàng đợi nhỏ Bên c CHOKe đem lại hệ số công lớn lại khơng có hệ số sử dụng tuyến cao AVQ Hệ số sử dụng tuyến thay đổi theo thời gian SAVQ cải thiện nhiều đáp ứng tức thời thuật toán độ dài hàng đợi trung bình SAVQ nhanh chóng hội tụ đến giá trị mong muốn Việc sử dụng tốc độ đến luồng lưu lượng độ đo đo lường tắc nghẽn tỷ lệ sử dụng tuyến mong muốn độ đo phụ làm cho EAVQ P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 75 http://lrc.tnu.edu.vn/ khai thác tuyến trăm phần trăm Tương tự EAVQ, Yellow sử dụng hai đại lượng để quản lý tắc nghẽn Thuật toán đạt hệ số sử dụng tuyến cao cách xem hệ số tải tiêu chí hàm điều khiển hàng đợi tiêu chí sơ cấp Thuật tốn AVQRED có kết hợp AVQ RED thực cải tiến cách thức mà đệm ảo điều chỉnh để thích ứng với đặc tính động học tài nguyên gateway Trong tất trường hợp, kịch mô giới thiệu thuật toán cải tiến AQM tập trung vào số tình chung q đơn giản q trình phân tích hành vi giao thức tình phi chuẩn Các công bố phương pháp AQM phần lớn dựa kết mô cần thực tế Việc mơ hình hóa điều kiện lưu lượng Internet phức tạp mô mạng làm cho trở thành nhân tố quan trọng việc đánh giá thuật toán AQM điều kiện thực tế Chắc chắn tương lai, nhiều chế AQM cải tiến đời nhằm khắc phục nhược điểm phương pháp cũ Để đánh giá cách toàn diện thuật toán ta cần dựa số tiêu chí như: Mục đích thuật tốn, phương pháp tiếp cận, cách thức phát tắc nghẽn, độ công luồng, đặc tính phát luồng vi phạm, mục tiệu chất lượng, số lượng tham số cần xác định trước, tham số ảnh hưởng đến xác suất loại bỏ gói số đặc điểm bật thuật tốn Ta có dùng đánh giá cho thuật tốn phân tích kết đánh giá thể qua bảng sau: Bảng 3.3: So sánh mục đích số thuật tốn AQM P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 76 Thuật tốn AQM http://lrc.tnu.edu.vn/ Mục đích thuật tốn ECN Báo cáo tắc nghẽn DT Giải vấn đề tắc nghẽn RED Đảm bảo hoạt động hiệu (độ trễ, thơng lượng) ARED Thích nghi dung hòa độ sử dụng tuyến độ trễ SRED Đảm bảo hoạt động hiệu (độ trễ, thơng lượng) FRED Thích nghi dung hịa độ sử dụng tuyến độ trễ RED – PD RED cân bằng, phát luồng vi phạm AVQ Kích thước hàng đợi bền vững, hiệu ổn định Trễ nhỏ PI Ổn định kích thước hàng đợi trễ nhỏ CHOKe Không trạng thái, cân dựa RED BLUE Tốc độ gói thấp biến thiên độ dài hàng đợi nhỏ Bảng 3.4: So sánh phương pháp tiếp cận số thuật toán AQM Thuật tốn AQM P Phƣơng pháp tiếp cận ECN Khơng đề xuất DT Deterministic RED Heuristic ARED Heuristic SRED Heuristic FRED Heuristic RED – PD Heuristic AVQ Deterministic Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 77 PI Lý thuyết điều khiển CHOKe Heuristic BLUE Heuristic http://lrc.tnu.edu.vn/ Bảng 3.5: So sánh chế phát tắc nghẽn thuật toán AQM Thuật toán AQM Phát tắc nghẽn ECN Không đề xuất DT Qcurrent ≥ Qmax RED Qavg ARED Qavg SRED Qcurrent tập hợp tập hợp đầu vào danh sách zombie FRED Qavg ≤ Qmaxavg RED – PD Dựa Qavg AVQ Tắc nghẽn Qcurrent ≥ VQmax PI Thay đổi kích thích hàng đợi CHOKe Dựa Qcurrent BLUE Tốc độ đếm gói tin Bảng 3.6: So sánh độ công thuật tốn AQM P Thuật tốn AQM Độ cơng ECN Không, luồng đối xử DT Không, luồng đối xử RED Khơng, luồng có xác suất loại bỏ ARED Khơng SRED Có, xác suất loại bỏ gói tỷ lệ với băng thơng luồng Số hóa Trung tâm Học liệu FRED RED – PD Trang 78 http://lrc.tnu.edu.vn/ Có, Pm tỷ lệ với hiệu sử dụng băng thơng luồng Có, Pm tỷ lệ với hiệu sử dụng băng thông luồng AVQ Khơng PI Khơng CHOKe Có, Pm tỷ lệ với hiệu sử dụng băng thông luồng BLUE Có Bảng 3.7: So sánh đặc tính phát vi phạm thuật toán AQM Thuật toán AQM Cảnh báo luồng vi phạm ECN Không, không công DT Không, không công RED Không, không công ARED Không, không công SRED Không, khơng cơng FRED Khơng RED – PD Có AVQ Không PI Không CHOKe Không BLUE Không Bảng 3.8: So sánh mục tiêu chất lượng thuật toán AQM Thuật toán AQM ECN P Mục tiêu chất lƣợng Qcurrent ≤ Qmax, Qmax khơng đổi Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Trang 79 DT Qcurrent ≤ Qmax, Qmax không đổi RED Qmin ≤ Qcurrent ≤ Qmax, Qmin Qmax không đổi ARED Qtaget không đổi SRED Độ bất định cao luồng vào FRED Ổn định Qavg dải [Qminavg, Qmaxavg] RED – PD Thích ứng đệm luồng với giá trị Qavg DT AVQ Qcurrent ≤ VQmax độ sử dụng tuyến mong muốn PI Qtaget không đổi CHOKe BLUE Độ bất định gói lớn, chia sẻ cơng cho luồng Khơng, tối thiểu tỷ lệ gói kích thước hàng đợi Bảng 3.9: So sánh số lượng tham số cần xác định trước thuật toán AQM Thuật toán AQM P Số lƣợng tham số cần xác định trƣớc ECN DT RED ARED SRED FRED RED – PD AVQ PI CHOKe Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Trang 80 BLUE Bảng 3.10: So sánh ảnh hưởng đến xác suất gói Pdrop thuật toán AQM Thuật toán AQM Các tham số ảnh hƣởng đến Pdrop ECN Qcurrent, Qmax DT Qcurrent, Qmax RED Qcurrent, Qmax, Qmin, Pmaxm, Wq ARED Qcurrent, Qmax, Qmin, Pmaxm, Qtaget, αi, βi SRED Qcurrent, P maxm, M, số lượng danh sách zombie FRED Qi, Qavg, Q minavg, Q maxavg, P maxm RED – PD Qi, H1 AVQ Qcurrent ≤ Qmax độ sử dụng tuyến mong muốn PI Qt, Qt-1, Pt-1 CHOKe Qavg, gói hàng đợi BLUE Tỷ lệ gói luồng tốc độ gói đến Bảng 3.11: So sánh đặc điểm đặc biệt thuật toán AQM Thuật toán AQM P Đặc điểm đặc biệt ECN Tránh loại bỏ gói DT Chiến lược nguyên thủy để giải tắc nghẽn RED Thuật toán AQM tham chiếu ARED Thích ứng Qtaget để đáp ứng độ trễ thông lượng yêu cầu SRED Xem xét việc chia sẻ băng thông luồng FRED RED kết hợp với trạng thái luồng Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Trang 81 RED – PD Xem xét việc chia sẻ băng thông luồng lưu giữ gói bị loại bỏ AVQ Khơng loại bỏ gói cuối hàng đợi PI Tính tốn xác suất tuyến tính hóa CHOKe Loại bỏ gói cuối hàng đợi BLUE Dựa phát Hash-bin luồng vi phạm Thái Nguyên, ngày 26 tháng 11 năm 2012 Người thực P Số hóa Trung tâm Học liệu Trang 82 http://lrc.tnu.edu.vn/ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Braen,B, Clark, D,et.al (1998), “ Recommendations on queue management and congestion avoidance in the Internet ” IETF RFC (Information) 2309 [2] Joerg Widmer., Robert Denda, Martin Mauve Prakitsche Informatik IV (2001) , “ A Survey of TCP Friendly Congestion Control ” , IEEE Transactions on Network [3] E.Hashem (1998), “ Analysis of Random drop for gateway congestion Control” report LCS, TR - 465, Laboratory for Computer Science, MIT, Cambridge, MA, , p 103 [4] T.V Lakshman, A Neidhardt, T Ott, The Drop From Straegy in TCP Over ATM and Its Interworking with Other Control Features, Proc Infocom 96, pp 242 – 1250 [5] S.Floyd, V Jacobson (1993), “ Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance ” , IEEE/ACM Transaction on Networking [6] W.Feng, D.D Kandlur, D.Saha, K.G.Shin (1999), “ A Self Configuring RED Gateway ” , Proceedings of IEEE INFOCOMM, Vol pp 1320 – 1328 [7] D.lin, R.Morris (1997), “ Dynamics of Random early Detection ” , Proceedings of ACM SIGCOMM [8] Mark Parris, Kevin Jeffay, F Donelson Smith (1999), “ Lightweight Active Router Queue management for Multimedia Networking ” Multimedia Computing and Networking 1999, Proceedings, SPIE Proceeding Series, Volume 3654, San Jose, CA, pages 162-174 [9] T.J.Ott, T.V.Lakshman, and L.Wong (1999), “ SRED: Stablised RED ” in IEEE INFOCOMM [10] Bing Zheng, Mogammed Atiquzzaman (2000), “ DSRED: An active Queue Management Scheme for Next Generation Network”, Proceedings of 25th IEEE conference Local Computer Networks LCN 2000 P Soá hóa Trung tâm Học liệu Trang 83 http://lrc.tnu.edu.vn/ [11] Jahoon Koo, Byunghun Song, Kwangsue Chung, Hyukjoon Lee, Hyunkook Kahng (2001), “MRED: A New Approach To Random Early Detection” 15th International Coference on Information Networking [12] S.Floyd, R.Gummadi, S.Shenkar and ICSI ”Adaptive RED: An algorithm for Increasing the robustness of RED’s active Queue Management”, Berkely, CA[online] http:www.icir.org/floyd/red.html [13] Jinsheng Sun, King-Tim Ko, Guanrong Chen, Sammy Chan, Moshe Sukerman (2003), “PD – RED: To Improve Performance of RED”, IEEE COMMUNICATIONS LETTER [14] Chonggang Wang, Bin Liu, Y.thomas Hou, Kazem Sohraby, Yu Lin (2004), “LRED: A Robust Active Queue Managemant Scheme Based On Packet Loss Ration” 23rd Annual Joint conference of IEEE Computer and Communication Societies INFOCOM [15] Mark Claypool, Robert Kinicki, Mathew Hartling (2004), “Active Queue Management for Web Traffic” IEEE International Conference on Performance, Computing and Comunication 2004 [16] Liujia Hu, Ajay D.Kshemkalyani (2004), “HRED: A simple and Efficient Active Queue Management Algorithm”, 13th International Conferrence on Computer Communications and Networking ICCCN 2004 [17] Yue-Dong Xu, Zhen-Yu Wang, Hua Wang (2005), “ARED A Novel Adative Congestion Controller” IEEE International Conference on Machine Learning and Cybernetics [18] Tae-Hoon Kim, Kee-Hyun Lee (2006), “Refined Adaptive RED in TCP/IP Networks”, IEEE ICASE [19] Jiong-Hwan Seol, Ki Young Lee, Yoon Sik Hong (2006), “Performance Improvement of Adaptive AQM Using the Variation of Queue Length” IEEE Region 10 Conferencer TENCON [20] Tetsuji Yamaguchi, Yutaka Takahashi (2007), “A queue Management algorithrm for fair bandwidth allocation” Computer Communication P Số hóa Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Trang 84 [21] Pan,R, Pabhakar, B, Psounis,K (2000), “CHOKe, a Stateless Active Queue Management Scheme for Approximating Fair BandwidthAllocation”, IEEE INFOCOM [22] Shan Chen, Zhen Zhou, Brahim Bensaou (2007), “Stochastic RED and its applacations” ICC 2007 [23] Wu-Chung Feng, Kang G.Shin, Dilip D.Kandlur, Debanjan Saha (2002), “The BLUE Active Queue Management Algorithms” IEEE ACM Transactions on Networking [24] A.Kamra, S.Kapila, V.Khurana, V.Yhadhav, H.Saran “SFED: a rate control based active queue management discipline, IBM India research laboratory Research Report, available online from: http.www.cse.iitd.ernet.in/srajeev/publications.htm [25] Abinav Kamra, Huzur Saran, Sandeep Sen, Rajeev Shorey (2003) “Fair Adaptive Bandwidth allocation: a rate control based active queue management discipline”, Computer Networks [26] Srisankar S.Kunniyyur, R.Srikant (2004), “An Apative Virtual Queue (AVQ) for Active Queue Managemant”, IEEE/ACM Transactions on Networking [27] Cheng-Nian Long, Bin Zhao, Xin-Ping Guan (2005), “SAVQ: stabilized Adaptive Virual Queue Management Algorithm”, IEEE Communications Letters [28] Qian Yanping, Li Qi Xiang, Ji Wei (2007) “A Stable Enhanced Adaptive Virtual Queue Management Algorithm for TCP netwoks”, IEEE International Coference on Control and Automation [29] Chengnian Long, Bin Zhao, Xinping Guan, Jun Yang (2004), The Yelow active Queue Management Algorithm”, Computer Networks [30] Manoj k.Agarwal, Rajeev Gupta, Vivekanad Kargaonkar (2004), “Link Utilisation Based AQM and its Performance”, IEEE Communications Society, Globecom 2004 P Soá hóa Trung tâm Học liệu Trang 85 http://lrc.tnu.edu.vn/ [31] Chonggang Wang, Bo Li, Thomous Hou, Kazem Sohraby, Keping Long (2005), “A stable rate-based algprithm for active queue management” Computer Communications [32] Chin-Ling Chen, Jia-Chun Yu (2005), “A Proportional Rate-based Control S cheme for Active Queue Management” IEEE International Conference on Electro Information Technology [33] Jun Wang, Min Song, Houjun Yang (2006), “Rate-Based Active Queue Management for Congestion Control over Wired and Wireless Links”, (Invited Paper) IEEE [34] Athuralia, D.E Lapsley, S.H Low (2001), “Random Exponential Marking for Internet congestion control”, IEEE transactions on Network [35] Xidong Deng, Sungwon Yi, George Kesidis, Chita R.Das (2002), “Stabilised Virtual Buffer (SVB) An Active Queue Management Scheme for Internet Quality of Service”, IEEE Globecom [36] Jaesung Hong, Changhee Joo, Saewoong Bahk (2006), “Active queue management algorithm cosidering queue and load states”, Computer Communication [37] jinsheng Sun, Moshe Zukerman (2007), “RaQ: a robust active queue management scheme based on rate and queue length”, Computer Communications P