Nghiên cứu hiệu suất và Đề xuất giải pháp cải thiện hiệu suất Đối với giao thức tcp trên mạng không dây

Đối tượng nghiên cứu : Các doanh nghiệp sử dụng mô hình mạng giao thức TCP Nghiên cứu hiệu suất và đề xuất giải pháp cải thiện hiệu suất đối với giao thức TCP trên mạng không dây Các trư

KHOA LUAN TOT NGHIEP

Dé tai NGHIEN CUU HIEU SUAT VA DE XUAT GIAI PHAP CAI THIEN HIỆU SUAT DOI VOI GIAO THUC TCP TREN MANG KHONG DAY

GIANG VIEN HUONG DAN:

ThS NGYEN XUAN LO

SINH VIEN THUC HIEN:

TP HO CHi MINH, 2021

mạng không dây

LỜI CẢM ƠN

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô Khoa Công Nghệ Thông Tin trường

Đại học Công Nghiệp Thành phó Hồ Chí Minh đã truyền đạt những bài học và kiến thức

quan trọng trong suốt quá trình nhóm theo học tại trường Kiến thức đã học từ thầy cô là

những nen tang dé chúng em thực hiện khóa luận và được đạt được kết quả như ngày hôm nay Không chỉ dé phuc vu cho muc dich hoc tap, cac kiến thức mà thầy cô đã truyền

đạt sẽ còn là hành trang đề chúng em vững bước trên con đường sự nghiệp sau khi rời

khỏi ghế nhà trường

Nhóm tác giả thực hiện đề tài còn muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến ThS Nguyễn Xuân Lô, Thầy đã hướng dẫn tận tình, đề xuất hướng đi đúng đắn cho

nhóm và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nhóm trong quá trình thực hiện khóa luận tốt

nghiệp Nhờ sự hướng dẫn của Thầy mà nhóm đã tìm hiểu và tiếp cận được với nhiều nguồn kiến thức mới, tiếp thêm động lực để nhóm không ngừng nỗ lực và hoàn thành

khóa luận tốt nghiệp một cách tốt nhất

Nhóm tác giả cũng xin gửi lời trí ân đến gia đình, bạn bè và những người thân đã góp phân động viên, khích lệ nhóm trong thời gian học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp

TP Hồ Chí Minh, tháng - năm 2021 Tran Van Luu — Ha Minh Khang

mạng không dây

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

mạng không dây

NHAN XET CUA GIANG VIEN PHAN BIEN 1

mạng không dây

NHẬN XET CUA GIANG VIEN PHAN BIEN 2

mạng không dây

MỤC LỤC

6 Thời gian nghiên CỨU : - G5 +3 SE ve 10

7 Phương pháp nghiên CỨU : - G- 2S ng ko 11

Ll TOémg quan v6 TCP/IP cccccecccccscssesssssesssessessessesseeeesesnees 12

1.2 Tổng quan về Mạng không đây 2- 2525555552 18

2 TRÌNH BÀY CƠ SỞ CỦA DETAI, HIEU SUAT CUA TCP TREN MANG KHONG DAY ccccccssscssscsescescsescsscescscscscsueueseseescucasatssecatacscetsesesetecseaeees 22

QoL TOm tate.cccccccccssecesscessecccescsessescsescsesvesvsvececseseecsessesavscacseaceees 22

2.7 Kiểm Soát Tắt Nghẽn - 52-5222 SExerrrrrrrrrcree 36

Chương 3: KẾT LUẬN VÀ ĐÈ XUẤT THAY ĐỎI 252 cài

3.1.Một số kết Luuận - 2+ St + E392 9211151535 E551115E11E 111155111211 xee 51

Ha Minh Khang - Tran Van Luu

mạng không dây

3.2.Một số đề xuất cu HH re 52

Chương 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO - + S2 1E EEXEE121 E122 2t cxtrcr te te 52

Các Giao thức liên kết với TCP/IP

Hình 3.2 Mạng không dây ngày càng phô biên

Hình 4.2 Cầu trúc liên kết của mạng lai

Hinh 5.2 Một trao đôi FACK-TCP

Hình 6.2 Tiếp nhận gói tin từ FH (Fixed host)

Hình 7.2 Xác nhận từ MH (Mobile host)

Hinh 9.2 Thông lượng thu được với IIBER

Hình 10.2 Diễn biến của dãy số (BER = 3.910- 6 (11256kb))

Hinh 11.2 Sự phát triển của sô thu ty thanh MH với aBER =

ARPANET Advanced Research Projects Agency Network

mạng không dây

IPICMP

mạng không dây

phát triển như vũ bão với hàng loạt những tiện lợi phục vụ đời sống Con người

ngày càng hiệu quá Hiện nay, lĩnh vực Công Nghệ Thông Tin bùng nỗ trên toàn cầu thì các quốc gia trên thới giới đều có gắng áp dụng tin học vào đề hiện đại hóa quy trình sản xuất kinh doanh của mình nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao Đứng dưới

sự phát triển đó, nhu cầu trao đồi thong tin trén nhiéu linh vuc khac nhau vé nhiéu

chủ đề khác nhau, giữa các tô chức, các cơ quan là không có giới hạn

Vì thế, nhu cầu kết nói các mạng khác với nhau đề trao đôi thông tin là sự cần thiết Nhưng thật không may là hầu hết các mạng của các Công ty, Cơ quan đều được xây dựng độc lập, được thiết lập đề phục vụ nhu câu trao đổi thông tin của các tổ chức Các nhà mạng này có thê xây đựng những kỹ thuật phân cứng của riêng họ Điều này cản trở cho việc xây dựng mạng chung

Là một sinh viên chuyên nghành Công Nghệ Thông Tìn, có thời gian học tập và tìm hiểu về phân tích thiết kế mạng, mạng máy tính, những kiến thức về định tuyến Vận đụng kiến thức cơ bản đã học trên trường, tìm hiểu trên Internet

và qua thực tế, nhằm giải quyết van đề nêu trên nên đề tài “Nghiên cứu hiệu suất

và đề xuất giải pháp cải thiện hiệu suất đối với giao thức TCP trên mạng

không dây” được thực hiện

2 Mục đích nghiên cứu :

Phân tích thiết kế hệ thống, giao thức TCP trong mạng không dây

mạng không dây

Đưa ra các đề xuất, giải pháp mới đê cải thiện hiệu của giao thức TCP trên mạng không dây

3 Đối tượng nghiên cứu :

Các doanh nghiệp sử dụng mô hình mạng giao thức TCP

Nghiên cứu hiệu suất và đề xuất giải pháp cải thiện hiệu suất đối với giao thức TCP trên mạng không dây

Các trường học, van phong

Dựa trên khảo sát mà nhóm tác giả đã nghiên cứu, các lỗi gây ra các khó khăn nhất

định đối với một vài cá nhân đã được khảo sát

4 Nhiệm vụ nghiên cứu :

Nội dung báo cáo được chia thành 4 Phần Cụ thể như sau :

Phan 1 : Trình bày tổng quan về vấn đề mạng không đây Đồng thời cũng đưa

ra được mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu và giới thiệu các nghiên

cứu liên quan đã được thực hiện trước đó

Phần 2 : Trình bày cơ sở của đề tài, nêu được hiệu suất của TCP nói chung và

mạng không dây

6 Thời gian nghiên cứu :

Trong quá trình hoàn thành môn học Đồ án tốt nhiệp

7 Phương pháp nghiên cứu :

Sử dụng Internet, tham khảo các nguồn như sách báo

Tham khảo giáo viên hướng dẫn

Tìm hiểu học hỏi thêm từ những anh chị đi trước trong ngành

Mô hình mạng TCP/IP được ứng dụng vào đời sống hàng ngày

mạng không dây

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1 TONG QUAN VE TCP/IP VA MANG KHONG DAY

1.1 Téng quan về TCP/IP

a Khai niém

TCP (Transmission Control Protocol - "Giao thức điều khiên truyền vận")

là một trong các giao thức cốt lõi của bộ giao thức TCP/IP Sử dụng TCP,

Zz

Ait

các ứng dụng trên các máy chủ được nỗi mạng có thê tạo các "kết nối" với

nhau, mà qua đó chúng có thể trao đổi dữ liệu hoặc các gói tin Giao thức

này đảm bảo chuyên giao đữ liệu tới nơi nhận một cách đáng tin cậy và

đúng thứ tự TCP còn phân biệt giữa dữ liệu của nhiều ứng dụng (chăng

hạn, địch vụ Web và dịch vụ thư điện tử) đồng thời chạy trên cùng một máy chủ

TCP hỗ trợ nhiều giao thức ứng dụng phô biến nhất trên internet và các ứng dụng kết quả

Trong bộ giao thức TCP/IP, TCP là tầng trung gian giữa giao thức IP bên dưới và một ứng dụng bên trên TCP làm nhiệm vụ của tầng giao vận trong m6 hinh OSI don giản của các mạng máy tình

Năm 1973 Robert Kahn và Vinton Cerf bắt đầu làm việc trên TCP dé phát

trién thé hệ tiếp theo của APRNET TCP được thiết kế đề thay thế NTP

(Network Control Program) hiện tại của ARPANET

Năm 1978 thì TCP được chia làm 2 giao thức là: TCP và IP, sau đó các giao

thức khác đã được thêm vào bộ giao thức TCP/ IP bao gồm Telnet, FTP,

DNS và nhiều giao thức khác

Vào tháng Ba năm 1982, Bộ Quốc Phòng Mỹ chấp thuận TCP/IP thành một tiêu chuân cho toàn bộ mạng lưới vi tính truyền thông quốc phòng Ngày I thang 1 nam 1983, ARPANET đã hoàn toàn được chuyến hóa sang dùng TCP/IP

Vào năm 1985, Uỷ ban kiến trúc Internet (Internet Architecture Board) da

đành 3 ngày hội thảo vé TCP/IP cho công nghiệp điện toán, với sự tham dự

của 250 đại biểu từ các công ty thương mại Cuộc hội thảo này đã làm tăng thêm uy tín và sự nỗi tiếng của giao thức, khiến nó ngày càng phô biến trên

thế giới

Ngày 9 thang 11 nam 2005 Kahn va Cerf da được tặng thưởng Huy chương

Tự do Tổng thống (Presidential Medal of Freedom) cho những thành tích công hiến của họ đối với nền văn hóa của Mỹ Năm 1985, Uỷ ban kiến trúc Internet (Internet Architecture Board) đã dành 3 ngày hội thảo về TCP/IP

mạng không dây

cho công nghiệp điện toán, với sự tham dự của 250 đại biểu từ các công ty

thương mại Cuộc hội thảo này đã làm tăng thêm uy tín và sự nỗi tiếng của giao thức, khiến nó ngày càng phô biến trên thế giới

Ngày 9 thang 11 nam 2005 Kahn va Cerf da được tặng thưởng Huy chương

Tự do Tổng thống (Presidential Medal of Freedom) cho những thành tích công hiện của họ đôi với nên văn hóa của Mỹ

c.Ưu điểm của TCP

Giao thức TCP/IP không chịu sự kiểm soát của bất cứ công ty nào Như

vậy, bạn co thé thay đối linh hoạt trong quá trình sử đụng TCP/IP Giao thức này tương thích được với tất cả hệ điều hành, các loại phần cứng máy

O HTTPS: HTTPS được sử dụng dé truyén dữ liệu an toàn giữa một web

client và một web server Giao thức này được dùng để gửi đữ liệu giao

dịch thẻ tín dụng hoặc đữ liệu cá nhân khác từ một web tới một web

server

mạng không dây

m FTP: FTP là phương thức trao đôi file được sử dụng giữa hai hoặc nhiều

máy tính thông qua Internet Nhờ FTP, các máy tính có thê gửi và nhận

dữ liệu đến nhau một các trực tiếp

Hình 1.1 : Các Giao thức liên kết với TCP/IP

mạng không dây

Hinh 2.1 : Mô hình của TCP/IP

d.Cách thức hoạt động của TCP

Phân tích từ tên gọi, TCP/IP là sự kết hợp giữa 2 giao thức Trong

đó IP (Giao thức liên mạng) cho phép các gói tin được gửi đến đích đã định sẵn, bằng cách thêm các thông tin dẫn đường vào các gói tin để các gói tin

được đến đúng đích đã định sẵn ban đầu

Và giao thức TCP (Giao thức truyền vận) đóng vai trò kiểm tra và đảm bảo

sự an toàn cho mỗi gói tin khi đi qua mối trạm

Trong quá trình này, nêu giao thức TCP nhận thấy gói tin bị lỗi, một tín hiệu sẽ được truyền đi và yêu cầu hệ thống gửi lại một gói tin khác Quá trình hoạt động này sẽ được làm rõ hơn ở chức năng của mỗi tầng trong mô hinh TCP/IP

mạng không dây

Truy ân dữ liệu cơ bản

TCP có khả năng truyền liên tục các byte của theo từng hướng giữa các ứng dụng bằng cách đóng gói lưu lượng truy cập vào các segment, sau đó chuyên đến tầng IP đề truyền TCP có khả năng quyết định khi nào cần chặn hoặc chuyền tiếp đữ liệu Đề kiểm tra

đỡ liệu của máy đã được TCP gửi đi chưa, chức năng đây đữ liệu tạo

ra dé máy gửi thông báo cho máy nhận biết sẽ truyền dữ liệu; nhờ đó TCP sẽ kiểm tra trước khi chuyên và truyền đữ liệu đến máy nhận Tính tin cậy

TCP có thể phục hỏi đữ liệu đã bị tôn thất, bị mắt, bị trùng lặp hoặc

truyền đi không theo thứ tự bằng cách gán một số thứ tự cho từng

byte được truyền đi và yêu cầu một sự xác nhận tích cực (ký hiệu là ACK) của bên nhận được Nếu không nhận được ACK trong khoảng

thời gian cho phép, dữ liệu sẽ được truyền lại Ngoài ra, bên nhận có thê sử dụng số thứ tự đề sắp xếp lại các segment nhận được sai thứ

tự và loại bỏ các segment trùng lặp Tổn thất dữ liệu được xử lý bằng cách thêm vào một mã kiểm tra trong mỗi khối đữ liệu được truyền

đi, kiểm tra mã kiểm tra tại nơi nhận và hủy bỏ các khối đữ liệu bị tôn thất

Đi âi khiển lu ông

Bên nhận kiêm soát số lượng dữ liệu mà bên gửi truyền đi bằng cách

trả lại một giá trị kích thước cửa số (Kích thước của cửa số là chiều

dài của khối dữ liệu có thê lưu trong bộ đệm của bên nhận) với mỗi

ACK Giá trị kích thước cửa số cho biết số lượng các byte mà bên gửi có thê truyền đi trước khi được cho phép Ngoài ra, các số thứ tự

và cửa số nhận hoạt động giống như chiếc đồng hồ, có thể thay đôi

mạng có độ trễ cao và giới hạn bộ đệm cho việc phân bỗ các cửa số

Kết nối

Tính tin cậy và cơ chế điều khiển luồng của TCP yêu cầu phải khởi tạo và duy trì thông tin trạng thái cho mỗi dòng dữ liệu Sự kết hợp các thông tin như cửa giao tiếp mạng, số thứ tự và kích thước cửa số,

gọi là kết nối lô gic, duoc xac dinh duy nhất bởi một cặp cửa giao

tiếp của bên gửi và bên nhận

Truyền thông TCP điểm - điểm (end-to-end) giữa hai thiết bị được

thực hiện theo các bước sau:

Bước 1 Thiết lập kết nối giữa hai điểm

Bước 2 Quản lý việc trao đổi thông tin, đảm bảo rằng các gói tin được truyền không bị lỗi, truyền lại chúng nếu cần thiết Bước 3 Sắp xếp lại và loại bỏ tất cả các segment trùng lặp nhận

mạng không dây

TCP được sử dụng trong các ứng dụng phi thời gian thực đề cung cấp thông tin quan trọng giữa các điểm trong một mạng Sử dụng TCP, các ứng dụng trên các máy chủ được nối mạng có thê tạo các

"kết nối" với nhau, mà qua đó chúng có thê trao đổi đữ liệu hoặc các gói tin, phân biệt giữa đữ liệu của nhiều ứng dụng đồng thời chạy

trên cùng một máy chủ (chăng hạn, dịch vụ Web và dịch vụ thư điện

tử) Trong Thông tư số 01/2011/TT-BTTTT ngày 04/01/2011 của Bộ Thông tin và Truyền thông Công bố Danh mục tiêu chuẩn kỹ thuật

về ứng dụng công nghệ thông tin trong cơ quan nhà nước quy định Bắt buộc áp dụng tiêu chuẩn TCP và được xếp vào nhóm Tiêu chuẩn

về kết ni

1.2 Tống quan về Mạng không dây

a Khái niệm cơ bản

Mạng không day (hay con goi la mang Wi-Fi, mang Wireless, 802.11 )

là mạng kết nối các thiết bị có kha nang thu phát sóng (như máy vi tính

có gắn Adapter không dây, PDA ) lại với nhau không sử dụng dây dẫn mà sử dụng song vô tuyến được truyền dẫn trong không gian thông qua các trạm thu/phát sóng

b Nguyên lý hoạt động

Hà Minh Khang -

Mạng WLAN sử dụng sóng điện từ (vô tuyến và tia hồng ngoại) để truyền thông tin từ điểm này sang điểm khác mà không dựa vào bất kỳ kết nối vật lý nào Các sóng vô tuyến thường là các sóng mang vô tuyến bởi vì chúng thực hiện chức năng phân phát năng lượng đơn giản tới máy thu ở xa

Dữ liệu truyền được chồng lên trên sóng mang vô tuyến để nó được nhận lại đúng ở máy thu Đó là sự điều biến sóng mang theo thông tin

Đề nhận dữ liệu, máy thu vô tuyến bắt sóng (hoặc chọn) một tần số vô tuyến xác định trong khi loại bỏ tất cả các tín hiệu vô tuyến khác trên

các tần số khác Trong một cầu hình mạng WLAN tiêu biểu, một thiết

bị thu phát, được gọi một điểm truy cập (AP — access point), nồi tới mạng nối dây từ một vị trí cố định sử dugj cáp Ethernet chuân Điểm truy cập (access point) nhận, lưu vào bộ nhớ đệm, và truyền dữ liệu giữa mạng WLAN và cơ sở hạn tầng mạng nối day

Một điểm truy cập đơn hỗ trợ một nhóm nhỏ người sử dụng và vận hành bên trong một phạm vi vài mét tới hàng chục mét Điểm truy cập (hoặc anten được gắn tới nó) thông thường được gắn trên cao nhưng

thực tế được gan bất cử nơi đâu miễn là khoảng vô tuyến cần thu được

Các người dùng đầu cuối truy cập mạng WLAN thông qua các card

giao tiếp mạng WLAN mà được thực hiện như các card PC trong các máy tính đề bàn, hoặc các thiết bị tích hợp hoàn toàn bên trong các

máy tính cầm tay Các card giao tiếp mạng WLAN cung cấp một giao diện giữa hệ điều hành mạng (NOS) và sóng trời (qua một anten) Bản chất của kết nối không dây là trong suốt với NOS

c Ưu điểm của mạng không dây

Hà Minh Khang -

Đơn giản và nhanh chóng khi cài đặt: việc cài đặt hệ thông mạng không dây nhanh và để dàng hơn nhiều so với mạng có đây

mạng không dây

Linh hoạt: công nghệ không dây cho phép mạng đi đến nhiều nơi mà mạng có đây không thê đến

Hình 3.1: Mạng không dây ngày càng phố biến

Tiết kiệm chi phí: chi phí đầu tư ban đầu của mạng không dây thường cao hơn mạng có dây, nhưng nếu tính tông chi phí cùng tudi thọ sử dụng thì sóng không dây đem lại hiệu quả kinh tế hơn nhiều

Tiện lợi: Mạng cho phép người dùng truy xuất tài nguyên mạng ở

bat ky dia diém nao trong khu vực được triển khai Đặc biệt với

lượng người sử dụng laptop và các thiết bị di động ngày càng tăng

như hiện nay thì đó rõ ràng là một điểm cộng lớn

Khả năng mở rộng: Có thê đễ đàng mở rộng gia tăng số người dùng

mà không phải tăng thêm bộ chia và cáp mắt thời gian lằng nhằng

d Nhược điểm khi dùng mạng không dây

Có thê bị nhiễu sóng radio do thời tiết,đo các thiết bị không dây khác

hay các vật chắn

mạng không dây

Mang wifi replace dé bị ảnh hưởng bởi thời tiết

Bảo mật Môi trường kết nỗi không dây là không khí nên khả năng

bị xâm nhập, đánh cắp đữ liệu là rất cao Cần trang bị một số kiến thức chồng đánh cắp đữ liệu khi ding wifi replace công cộng

Tốc độ: tốc độ của mạng không dây thấp hơn so với mạng sử dụng cáp Tuy nhiên, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hứa hẹn

tốc độ của hệ thông không dây sẽ được cải thiện đáng kẻ

2 TRÌNH BẢY CƠ SỞ CỦA ĐÈ TÀI, HIỆU SUÁT CỦA TCP TRÊN MẠNG

KHONG DAY

2.1 Tóm tắt

Việc tích hợp và triển khai các giao thức truyền tải Internet qua mạng không đây ngày càng được chứng minh là không thê tránh khỏi Tuy nhiên, môi trường mà các giao thức không dây hoạt động rất khác với môi trường tìm thấy trên mạng có dây Một số đóng góp đã được đề xuất đề điều chỉnh các giao thức hiện tại như

TCP đến môi trường không dây Mục tiêu là đề cải thiện hiệu suất của TCP qua

các mạng lai ( mạng có dây cùng với những cái không dây) mà không sửa đỗi hoặc vi phạm ngữ nghĩa của các giao thức vận chuyên này Trong bài bao nay, chúng tôi xem xét vân đề từ một quan điểm hơn so với các giải pháp đã được đề

mạng không dây

xuất trong quá khứ và đưa ra với một cách tiếp cận ban đâu Sau khi mô phỏng, giao thức mới của chúng tôi được gọi là FACK-TCP (dành cho TCP xác nhận cưỡng bức), được chứng minh là rất hứa hẹn

2.2 Giới thiệu

Ngày nay, truyền thông không dây phổ biến ở cấp độ WLAN như weH cũng như ở

cấp độ mạng di động vô tuyến Một nỗ lực nghiên cứu tuyệt vời được thực hiện dé

phù hợp với những công nghệ này với Internet Mục tiêu là đi chuyên hướng tới một thê giới IP Một trong những thách thức là sử dụng giao thức TCP trong truyền thông không dây đề đảm bảo trao đổi end-to-end đáng tin cậy đữ liệu

TCP cung cấp một số cơ chế đề xử lý các vấn đề tắc nghẽn và nó giả định rang no

là nguyên nhân chính gây mắt gói tin trên Internet Trong điện thoại di động tuy nhiên, việc mắt gói chủ yếu là do bản chất của liên kết và sự cô kết nổi Nếu TCP được sử dụng trong các mạng này, nó sẽ giải thích những los ses này là một vấn đề tắc nghẽn Đó không phải là trường hợp

Có một số đề xuất đê thích ứng TCP với môi trường không dây [4,5]

Một phân tích có thê có của các giải pháp phân biệt:

« Các giải pháp cô gắng mở rộng TCP tiêu chuẩn sang mạng không dây môi trường giao tiếp, sử dụng bồ sung các cơ chế và lựa chọn, hoặc sửa đôi những cơ

chế hiện có

« Các giải pháp yêu cầu bất kỳ sửa đối nào của giao thức TCPIIP cây rơm Một cách tiếp cận là cô lập, một cách mình bạch, liên kết từ phân còn lại của mạng, tbis là những gì cung cấp kết hợp nhằm mục đích Trong số các đề xuất này, chúng tôi có Snooping-TCP [6,7], Gian tiép-TCP [1] va WTCP [9]

« Các phê duyệt khác tồn tại như các giải pháp cấp ứng dụng, hoặc các giải

pháp lớp liên kết

mạng không dây

Trong các phân tiếp theo, chúng tôi nêu một số vấn đề và trình bày một số giải pháp đề xuất Sau đó, chúng tôi giái quyết vẫn đề chính bằng cách giới thiệu giải pháp của mình, chúng tôi gọi là FACK-TCP (dành cho Xác nhận Buộc TCP), kiến

trúc và hành vi của nó Bước đột phá mà chúng tôi có đạt được trong đề xuất này

là sự ra đời của một giao thức vừa là minh bạch với các điểm cuối và có thể triển khai đễ dàng Cuối cùng, chúng tôi trình bày một số kết quả mô phỏng của chúng tôi và so sánh chúng với Snooping-TCP và TCP - Reno

2.3 Thích ứng giao thức TCP với Radio mạng di động

TCP (được mô tả trong RFC 793) [3] là giao thức dữ liệu được sử dụng nhiều nhất vận chuyên qua Internet Một số biến thê đã được đề xuất dưới dang cai tiễn so với đặc điểm kỹ thuật ban đầu (ví dụ: Tahoe, Reno, Vegas) [2] Một số các ứng dụng Internet như FTP, Telnet và HTTP sử dụng TCP làm phương tiện truyền tải vì hiệu suất và độ tin cậy của nó Sử dụng giao thức này trên mạng không dây mà không thực hiện bất kỳ sửa đôi nào ở phía máy chủ cô định sẽ cho phép chúng tôi hưởng lợi từ các ứng dụng hiện có này

Một số cách tiếp cận đã được đề xuất trong việc sử dụng TCP trong mạng di động: 2.3.1 Chiến lược kết nối phân tách:

Indirect-TCP [1] là một trong những chiến lược đầu tiên giao thức sử dụng phương pháp tbis Ý tưởng là spUt TCP kết nối giữa Có định Rost (FR) và Di động Rost

(MH) thành hai kết nối TCP với Bộ định tuyến hỗ trợ di động (MSR) trong ở giữa

MSR là một bộ định tuyến đặt trong một trạm cơ sở và chức năng là xác nhận các

gói từ một máy chủ cô định và chuyền tiếp chúng đến một máy chủ di động Ưu điểm của phương pháp tiếp cận tbis là cô lập các vẫn dé về luỗng và tắc nghẽn của mạng không đây từ mạng cô định Ngoài ra, lỗi truyền tải và lỗi gói tin trên liên

mạng không dây

kết không dây không truyền vào mạng cô định Tuy nhiên cách tiếp cận này cho

thay một số nhược điểm:

+ Mat ngit nghia TCP end-to-end: Loi cam ơn không có ý nghĩa không kết thúc Sự nhìn nhận các gói có thê đến máy chủ người gửi cô định trước khi các gói thực sự tiếp cận máy chủ di động đích

« Chi phí: Mọi gói tin đều giới thiệu chỉ phí vì Các gói TCP được xử lý hai lần tại MSR và đữ liệu phải được sao chép tại MSR từ kết nỗi TCP đến cái gửi đi 2.3.2 Các cơ chế của lớp liên kết:

Các cơ chế này được sử dụng để bảo vệ máy chủ cô định [2] Hai cơ chế được sử

dụng trong cách tiếp cận này:

- ARQ (Yêu cầu lặp lại tự động) nhờ đó thông tin được được phân đoạn thành các gói để kiểm tra lỗi đính kèm trình tự (thường thông qua tính toán CRC) Điều này cho phép máy thu đề phát hiện các gói bị hỏng và yêu cầu truyền lại

« FEC (Sửa lỗi Chuyên tiếp) trong đó các khối đự phòng là được thêm vào các gói thông tin trước khi chúng được gửi đi Những khối cho phép phát

hiện và sửa lỗi tại nơi nhận bên

Lưu ý rằng hầu hết thời gian, các giao thức lớp trên cung cấp end-to- độ tin cậy cuối cùng đề nó là dư thừa đề triển khai các thủ tục sửa lỗi trong các

giao thức lớp liên kết

2.3.3 Cải tiến TCP end-to-end:

Ý tưởng là cô gắng cái thiện ,cơ chế truyền lại nhanh TCP đề có thê xử lý nhiều lỗ trong cùng một cửa sô mà không nhất thiết phải có đường ống kiệt sức như trường

hợp của Truyền lại nhanh và Phục hồi nhanh

Một số cải tiễn đối với TCP dựa trên ý tưởng này:

H SACK (Lời xác nhận có chọn lọc): Trong cách tiếp cận này, bộ thu lưu trữ

tôi đa ba gói đữ liệu cudi cùng nhận được chính xác va gửi lại tích lũy xác

nhận cho người gửi, sau đó có thể xác định gói nào đề truyền lại

2.3.4 Thông báo rõ ràng:

Cách tiếp cận này [8] cho phép người nhận hoặc bắt kỳ nút trung gian trên đường dẫn đề cảnh báo người gửi về bản chất của mắt mát (tắc nghẽn, tham nhũng, gián đoạn) đã xảy ra, hoặc có khả năng xảy ra Sau đó, người gửi có thê phản ứng một cách đầy đủ thay vì ngược lại sang TCP tiêu chuẩn, trong đó các tín hiệu mất mát không phải là thông báo trực tiếp và được hiều là đo tắc nghẽn Hai cơ chế được

sử dụng trong cách tiếp cận này: Thông báo tắc nghẽn rõ ràng (hoặc ECN) và thông báo mắt mát rõ ràng (hoặc ELN) Việc sử dụng các thông báo rõ ràngngụ ý

việc sửa đôi TCP ở cấp độ người gửi và sửa đôi IPIICMP ở cấp người gửi, người

nhận và các nút trung gian, rõ ràng là nặng

2.3.5 Giao thức không dây:

Các giao thức này phù hợp với TCP đề tránh một số vẫn đề gặp phải với phần không đây của kết nối Ý tưởng chính của các giao thức này là triển khai một đại lý trong các trạm

gốc sẽ khôi phục từ bat kỳ gói bị mat nao bang cach thuc hién truyén lại cục bộ Họ sửa

đôi phần mềm liên kết trong các trạm gốc và phương tiện giao thông phần mềm trong các trạm di động Ưu điểm của các giao thức này là rằng họ không yêu câu sửa đổi đối với việc triển khai TCP trong mạng có định (Hình 2.3.5 L)

mạng không dây

Hình 4.2: Cấu trúc liên kết của mạng lai

Trong các phân sau, chúng ta sẽ thảo luận về một trong những giao thức nảy, cụ thê là Snooping-TCP

2.3 Giao thức Snooping-TCP

Trong Snooping-TCP [6,7], một tác nhân được gọi là tác nhân Snoop được thêm

vào mức mạng trong trạm gốc (BS) Nó xử lý các gói tin và các xác nhận ngược tương ứng được trao đôi giữa máy chủ cô định (FH) và máy chủ di động (MH)

Dé truyền đữ liệu từ FR sang MH, tác nhân rình mò duy trì một bộ nhớ cache trong đó nó lưu trữ tất cá các gói mới đến theo trình tự, nó sẽ chuyên tiếp đến MH

Khi nhận được một gói tin đã được lưu vào bộ nhớ đệm trước đó, thì gói chưa

được xác nhận cho người gửi cố định và nó chỉ đơn giản là được chuyền tiếp đến

MH, hoặc nó đã được thừa nhận và sau đó ACK mới là được gửi đến người gửi cô định Khi một gói không theo thứ tự (không được lưu trong bộ nhớ cache) là nhận được, nó chỉ được chuyên tiếp đến MH, với một thẻ cho biết rằng nó có được

người gửi truyền lại Khi đại lý nhận được ACK mới, các gói đữ liệu số lượng lớn

mạng không dây

TCP được thừa nhận được giải phóng khỏi bộ nhớ cache và ACK được chuyển tiếp đến FH Nếu ACK là ACK trùng lặp đối với một gói không được lưu trong bộ nhớ cache hoặc được gắn thẻ là được truyền lại từ người gửi, nó được chuyền tiếp đến người gửi có định, để có thể kích hoạt cơ chế kiểm soát tắc nghẽn Nếu ACK

là một ACK trùng lặp cho một gói được lưu trong bộ nhớ cache, nó được truyền

lại thông qua một mức độ ưu tiên xếp hàng

Đề truyền dữ liệu từ MH sang FH, tác nhân rình mò sử đụng ELN cơ chế Tác

nhân phát hiện các phân đoạn được thay đổi qua liên kết không dây và khi nó nhận được các xác nhận trùng lặp cho các phân đoạn này, nó sẽ thông báo MH mà mắt mát là đo lỗi trong liên kết không dây Bằng cách này, MH không kêu gọi các cơ chế kiểm soát tắc nghẽn

Các cơ chế này cùng nhau cải thiện hiệu suất của kết nỗi theo cả hai hướng mà

không làm mát bất kỳ ngữ nghĩa end-to-end nào của TCP hoặc sửa đổi triển khai TCP trên máy chủ lưu trữ có định

Mặc dù thực tế là nó cải thiện hiệu suất TCP, Snooping- TCP có một số nhược điểm Đầu tiên, nó không quản lý các gián đoạn dài trong kết nổi do bàn giao Thứ hai, các gói có thê được truyền lại bởi tác nhân và giao thức không thê tránh được

thời gian hết hạn của FH từ đang được kích hoạt Ngoài ra, bộ nhớ cache có thé gay ra tac nghén trong công

Cuối cùng, cần phải tính đến chi phí lớn đo giao thức này Cập nhật bộ nhớ đệm

bộ nhớ được thực hiện cho mỗi gói hoặc tiếp nhận xác nhận và quản lý bộ nhớ này

tiêu tốn nhiều CPU Điều này đặc biệt ảnh hưởng đến thông lượng tông thê khi chất lượng kênh radio tốt

mạng không dây

Cơ chế truyền lại nhanh Một mô-đun FACK-TCP được cài đặt trong trạm gốc

chuyền tiếp các gói tin mà không cần lưu vào bộ nhớ đệm Mô-đun ghi lại lần cuỗi

cùng xác nhận được gửi bởi điện thoại dị động và đặt bộ đếm thời gian cục bộ cho ĐÓI mới Sự xuất hiện Nếu một gói bị mat, FACK-TCP sé không nhận được thông báo xác nhận và bộ hẹn giờ cục bộ sẽ hết hạn Trong trường hợp này, mô-đun sẽ gửi 2 xác nhận gói đến máy chủ cô định để buộc nó nhập vào Fast- Chế độ truyền

lại trước khi bộ đêm thời gian của nó hết hạn Điều này cho phép chúng tôi tránh mang kết nói vào chế độ khởi động chậm và đề duy trì thông lượng

Chúng tôi cài đặt một mô-đun FACK-TCP trên trạm gốc M6-dun nay chuyén tiếp

từng gói đến thiết bị đi động mà không cần tính tiền mặt và khởi động bộ đếm thời

gian cục bộ

Mô-đun theo dõi xác nhận cuối cùng được gửi bởi điện thoại di động, được gọi là

QUAY LẠI Nếu xác nhận một gói tin không được nhận trong RTO (Hết thời gian

chờ), FACK-TCP gửi LaseACK hai lần trở lại FH

Khi máy chủ cô định nhận được những xác nhận này, nó sẽ vào Fast-

Chế độ truyền lại Bằng cách này, chúng tôi đảm bảo rằng TCP không bắt đầu chậm , điều này có thể làm giảm thông lượng tông thể

Chúng ta có thê phân tách mô-đun FACK-TCP thành 3 phần: