MẠNG VÀ KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU

CÁC CHIẾN LƯỢC ĐÁNH DẤU GÓI TIN DỰA TRÊN THÔNG BÁO TẮC NGHẼN RÕ TIỂU LUẬN MÔN HỌC: MẠNG VÀ KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU Giáo viên hướng dẫn: T.S Võ Thanh Tú... ECN khi được sử dụng sẽ làm g

CÁC CHIẾN LƯỢC ĐÁNH DẤU GÓI TIN DỰA TRÊN THÔNG BÁO TẮC NGHẼN RÕ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC:

MẠNG VÀ KỸ THUẬT TRUYỀN DỮ LIỆU

Giáo viên hướng dẫn: T.S Võ Thanh Tú

Nhóm thực hiện:

1 Trần Như Đăng Tuyên

2 Lê Bá Minh Phong

3 Nguyễn Thị Thanh Tâm

NỘI DUNG:

Các chiến lược đánh dấu gói tin

dựa trên sự thông báo tắc nghẽn rõ Đặt vấn đề

Kết luận

1

2

3

 Cùng với sự phát triển CNTT, tắc nghẽn mạng thường xuyên xảy ra Nếu kéo dài thì các gói tin bị mất (do time out) TCP có vài cơ chế để chống tắc nghẽn, trong đó làm rớt gói tin được sử dụng chính để dự báo tắc nghẽn

Khi mất gói tin thì phí phạm tài nguyên  sử dụng không đúng mức băng thông mạng

 Lý do rớt gói tin là do mạng không có khả năng xác định sớm tắc nghẽn và cung cấp thông báo tới các trạm

 Vấn đề tắc nghẽn là: Xác định-Thông báo-Phản hồi

 cần sử dụng quản lý hàng đợi với cơ chế rõ ràng

 Thông báo rõ tắc nghẽn (ECN) là một cơ chế hỗ trợ phản hồi lại thông báo từ router đến trạm phát TCP đã được dự báo tắc nghẽn

I ĐẶT VẤN ĐỀ:

ECN khi được sử dụng sẽ làm giảm bớt những mất mát gói tin do sự tắc nghẽn và thời gian trễ của giao thức truyền tin TCP

Tiểu luận sẽ xem xét 3 chiến lược đánh dấu cho ECN: Mark-Tail, Mark-Random, Mark-Front

 Mark-Tail thực hiện đánh dấu gói tin đến

của router và đánh dấu gói tin

Phương pháp: So sánh và đánh giá chiến lược đánh

dấu cho ECN để xác định chiến lược cho kết quả tốt về thông lượng và cân bằng bằng các thí nghiệm

I ĐẶT VẤN ĐỀ:

1 Cơ chế thông báo tắc nghẽn rõ (ECN)

Trạm phát cung cấp cho router những cảnh báo ECN về tắc nghẽn Router phân phát những cảnh báo từ trạm nhận đến trạm phát Trạm nhận nhận trách nhiệm báo lại thông tin ECN cho trạm phát

Cơ chế này sử dụng 2 bit trong phần đầu IP và 2 bit trong TCP

để phát cảnh báo Router sử dụng cơ chế tuơng tự RED để xác định tắc nghẽn, thay cho rớt gói tin, router đặt một bit trên phần đầu TCP Trạm nhận, nhận được gói tin IP bị đánh dấu thì phản hồi lại bằng cách đặt 1 bit trong phần đầu TCP của ACK Trạm phát khi nhận được thông báo sẽ điều chỉnh lại tốc độ phát

* Những cảnh báo tắt nghẽn cơ bản không làm mất gói tin và làm cho việc sử dụng thông lượng đường truyền hiệu quả hơn

II CÁC CHIẾN LƯỢC ĐÁNH DẤU GÓI TIN

 Nếu kích thước hàng đợi trung bình nằm giữa ngưỡng cực

đại và cực tiểu thì gói tin được đánh dấu (xác định) như một

gói CE (tắc nghẽn) và gửi đến nơi nhận (thông báo)

 Khi nhận được gói CE, bên nhận sẽ phản hồi ECN trở lại

cho bên gửi cho đến khi nó nhận được gói CWR (giảm cửa

sổ tắt nghẽn) từ bên gửi Bên gửi chỉ cần trả lời khi có báo hiệu của gói tin ECN đầu tiên và lờ đi sự phản hồi RTT của các gói tin khác; nếu kích thước hàng đợi trung bình là lớn hơn ngưỡng cực đại của vùng đệm RED thì cho rơi gói tin

Sơ đồ cơ chế ECN khi sử dụng với RED

II CÁC CHIẾN LƯỢC ĐÁNH DẤU GÓI TIN

Lợi ích của việc sử dụng ECN?

Giảm sự không cần thiết để làm mất gói tin, tăng tốc phân phát của cảnh báo tắt nghẽn thay vì tin cậy vào việc mất gói tin và quan trọng là có thể thêm vào độ trễ của nguồn phát sinh tắt nghẽn trên mạng

Vấn đề cần tìm hiểu:

Thay đổi các chiến lược đánh dấu gói tin khác sẽ có những ảnh hưởng gì đến việc thực thi ECN? Có hay không sự khác nhau khi thực hiện luồng có ECN và luồng không có ECN?

Chiến lược đánh dấu nào cho ECN cho kết quả tốt về thông lượng và cân bằng?

Thí nghiệm

mô phỏng trên NS2

Xét mô hình mạng

Thực hiện đo thông lượng của luồng từ 2 đến 10 điểm phát và thu, thực hiện với các trường hợp không có ECN hoặc có ECN với cơ chế các đánh dấu Mark-Tail, Mark-Front, Mark-Random

Thí nghiệm 1:

Bảng thông lượng các luồng ECN

None-ECN 1442.25 1458.41 1484.73 1489.17 1524.3 1523.98 1524.92 1545.07 1547.15 Mark-Tail 1506.71 1519.05 1527.3 1535.62 1543.35 1547.32 1545.57 1549.58 1553.22 Mark-

Random 1511.62 1527.37 1531.15 1540.99 1544.15 1546.99 1547.96 1550.3 1551.76 Mark-Front 1509.43 1525.33 1535.71 1546.58 1544.9 1546.18 1548.93 1555.4 1555.64

Kết quả Thí nghiệm:

Thông lượng luồng kết nối

1300 1330 1360 1390 1420 1450 1480 1510 1540 1570 1600

Kết quả Thí nghiệm:

Biểu đồ thông lượng các luồng ECN

 Mạng không bật ECN có hiệu quả về thông lượng thấp nhất

 Thực hiện chiến luợc Mark-Tail cho ECN hiệu quả kém nhất trong các chiến lược đánh dấu

 Cả Mark-Front và Mark-Random cho hiệu quả tốt nhất và có thể so sánh được trong tập hợp thông lượng

Nhận xét:

Kiểm tra không cân bằng thông lượng, thực hiện các chiến lược đánh dấu khác nhau

Cho nguồn Si đặt độ trễ truyền đi của liên kết từ Si đến

R1 là i*20ms

Cho 4 kích thước hàng đợi 60, 120, 180, 240 gói tin Ngưỡng min và ngưỡng max RED tương ứng lần lượt

sẽ là 25% (15, 20, 45 và 60) và 50% (30, 60, 90, 120) Tăng hàng đợi thành 0,005 và Pmax=0,1

Thực hiện trên các luồng khác nhau là 4, 6, 8, 10

Thí nghiệm 2:

Biểu đồ Unfairness của các luồng ECN với RTT nhỏ khác nhau

0 0.05 0.1 0.15 0.2

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3

none-ECN Tail Ran Front

6 luồng

4 luồng

Kết quả Thí nghiệm:

 Kết nối không ECN có độ mất cân bằng cao nhất

 Cùng vói sự tăng các liên kết cổ chai thì sự mất cân bằng cũng tăng theo

 Sự thay đổi trên hàng đợi RED có ảnh hưởng nhỏ đến sự mất cân bằng

 Chiến lược Mark-Random có sự cân bằng tốt hơn trong các luồng

Nhận xét:

Xem xét tình trạng luồng ECN và không ECN cùng chia

sẻ đường liên kết thắt nút cổ chai

Thực hiện đánh dấu: Tất cả số máy phát Si lẻ bật ECN, còn máy chẵn không bật ECN

Chúng ta sẽ tìm hiểu, khi router chọn 1 gói tin, nếu máy phát bật ECN thì router sẽ đánh dấu gói, ngược lại sẽ làm rớt gói tin như làm ở RED

Thực hiện với các luồng kết nối khác nhau có kết quả như sau:

Thí nghiệm 3:

0 50 100 150 200 250 300

mark-tail mark-rand mark-front

ecn non-ecn

6 luồng

4 luồng

Tail

Rand

Front ECN 399 404 400

Mark-Non ECN 299 296 303

Tail

Rand

Front ECN 209 190 185

Mark-Non ECN 142 146 152

Kết quả Thí nghiệm:

Bảng, biểu đồ thông lượng có ECN và không ECN

0 20 40 60 80 100 120 140 160

mark-tail mark-rand mark-front

ecn non-ecn

Kết quả Thí nghiệm:

Bảng, biểu đồ thông lượng có ECN và không ECN

Tail

Rand

Front ECN 192 190 185

Mark-Non ECN 142 146 152

Tail

Rand

Front ECN 136 142 140

Mark-Non ECN 128 124 128

 Luồng không ECN chứa trong luồng bật ECN

 Gia tăng số lượng luồng kết nối làm giảm thông lượng cho mỗi kết nối

 Kết nối không ECN cho thông lượng thấp so với luồng có bật ECN trong tất cả các trường hợp

 Giá trị thông lượng các chiến lược gần như bằng nhau, nó không lệ thuộc vào các chiến lược được sử dụng để đánh dấu

Nhận xét:

Kết quả các thí nghiệm cho thấy chiến lược

so với Mark-Front và Mark-Tail

Có sự khác nhau khi thực hiện luồng có ECN và luồng không ECN

III KẾT LUẬN

- Nghiên cứu sâu các cơ chế làm tăng hiệu năng của mạng, đề xuất các mô hình dựa trên sự kết hợp RED+ECN

để hạn chế nguy cơ dẫn đến tắc nghẽn mạng

- Mở rộng xem xét bài toán có sự thay đổi các tham số hàng đợi, cải tiến giao thức TCP để điều khiển luồng đáp ứng với những mô hình quản lý hàng đợi tích cực hơn

Cám ơn thầy giáo

và các bạn đã quan tâm

lắng nghe!

Lưu ý:

Có khá nhiều giải pháp cải tiến được các nhà khoa học đưa ra để giải quyết vấn đề chống sự tắt nghẽn mạng Các giải pháp thường tập trung vào việc cải tiến xử lý hàng đợi tại các nút mạng và giao thức truyền dẫn TCP

Thông báo tắc nghẽn rõ (ECN) khi sử dụng cổng hàng đợi RED giúp giảm bớt sự mất mát gói tin và thời gian trễ của giao thức truyền dẫn TCP Tuy nhiên, việc lựa chọn kích thước vùng đệm và các tham số tối ưu cho vùng đệm tại cổng hàng đợi RED để đạt được hiệu quả truyền dẫn thông tin cao nhất là một vấn đề mở cần phải được quan tâm nghiên cứu