đồ án cải tiến tính năng điều khiển tắc nghiễn của giao thức sctp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lê Nguyễn Minh Quân CẢI TIẾN TÍNH NĂNG ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN CỦA GIAO THỨC SCTP TRONG MẠNG AD-HOC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin HÀ NỘI - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lê Nguyễn Minh Quân CẢI TIẾN TÍNH NĂNG ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN CỦA GIAO THỨC SCTP TRONG MẠNG AD-HOC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơng nghệ thông tin Cán hướng dẫn: TS Dương Lê Minh Cán đồng hướng dẫn: ThS Đào Minh Thư HÀ NỘI - 2016 VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY Le Nguyen Minh Quan IMPROVEMENT OF SCTP CONGESTION CONTROL IN THE AD-HOC NETWORK Major: Information Technology Supervisor: Dr Duong Le Minh Co-Supervisor: MSc Dao Minh Thu HA NOI - 2016 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc Gia Hà Nội tận tình dạy dỗ, bảo em suốt thời gian học trường Em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới giảng viên hướng dẫn TS Dương Lê Minh, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em để em hồn thành khóa luận Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè người thân ln khuyến khích hỗ trợ em suốt q trình học tập hồn thiện khóa luận Dù cố gắng trình nghiên cứu để hồn thiện khóa luận, hạn chế mặt thời gian kiến thức kinh nghiệm, nên khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp thầy để khóa luận hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp “Cải tiến tính điều khiển tắc nghẽn giao thức SCTP mạng ad hoc” cơng trình nghiên cứu cá nhân em hướng dẫn thầy giáo TS Dương Lê Minh Các kết quả, số liệu thu đề tài em tự thiết lập, cài đặt mô Các tài liệu tham khảo thích minh bạch, rõ ràng Nếu có gian lận hay vi phạm quyền nào, em xin chịu hoàn tồn trách nhiệm nội dung khóa luận Hà Nội, Ngày 28 Tháng năm 2016 Tác giả Lê Nguyễn Minh Quân MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC .6 TÓM TẮT ABSTRACT BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .10 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH 11 DANH MỤC CÁC BẢNG 12 MỞ ĐẦU .13 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET 15 1.1 Giới thiệu mạng MANET 15 1.2 Đặc điểm mạng MANET 15 1.3 Ứng dụng mạng MANET 16 CHƯƠNG 2: GIAO THỨC SCTP 18 2.1 Giới thiệu giao thức SCTP 18 2.2 Kiến trúc tổng quan SCTP 18 2.3 Các chức SCTP .19 2.3.1 Tạo kết thúc kết nối 19 2.3.2 Truyền liệu theo luồng 20 2.3.3 Phân mảnh liệu người dùng 20 2.3.4 Biên nhận tránh tắc nghẽn 21 2.3.5 Đóng gói chunk 21 2.3.6 Xác nhận gói tin 21 2.3.7 Quản lý tuyến đường 21 2.4 Gói tin SCTP 22 2.4.1 Trường tiêu đề chung (common header) 23 2.4.2 Trường chunk 24 2.4.3 Các kiểu chunk 26 2.5 Điều khiển tắc nghẽn SCTP 30 2.5.1 Pha bắt đầu chậm (Slow-start) 31 2.5.2 Pha tránh tắc nghẽn (Congestion Avoidance) 31 2.5.3 Kiểm soát tắc nghẽn 32 CHƯƠNG 3: CẢI TIẾN CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN CHO SCTP 33 3.1 Phương pháp tiếp cận xuyên tầng (Cross-layer) 33 3.2 Phương pháp tính độ trễ truy cập tầng MAC 35 3.3 Phương pháp cải tiến tính điều khiển tắc nghẽn SCTP 36 CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 38 4.1 Giới thiệu mô NS-2 38 4.2 Cài đặt mô kết 38 4.2.1 Cấu hình 38 4.2.2 Kết thí nghiệm 39 4.2.3 Đánh giá 40 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .42 TĨM TẮT Tóm tắt: Ngày nay, thiết bị không dây ngày trở nên phổ biến đó, mạng khơng dây trở thành xu hướng phát triển mạnh mẽ công nghệ truyền thơng Trong mơ hình triển khai mạng khơng dây, mạng MANET mơ hình linh hoạt, khơng phụ thuộc vào sở hạ tầng, có nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực SCTP số giao thức tầng giao vận cho thấy khả trở thành giao thức hoạt động ổn định mạng MANET Vì vậy, khóa luận tập trung vào giới thiệu số điểm mạng MANET giao thức SCTP, với đề xuất phương án cải tiến sử dụng phương pháp tiếp cận xuyên tầng để cải tiến khả điều khiển tắc nghẽn SCTP để khiến SCTP hoạt động hiệu mạng MANET Từ khóa: SCTP, MANET, Xuyên tầng, Điều khiển tắc nghẽn ABSTRACT Abstract: Nowadays, mobile devices are becoming more and more popular and thus wireless network becomes a strong-developing trend of communication technology Among the variants of wireless network, MANET is a flexible design which does not rely on infrastructure and has many applications in various fields SCTP is a transport layer protocol that shows the potential to become a stable protocol on MANET The thesis will focus on introducing some basic concepts of MANET and SCTP, as well as suggesting the improvement solution using the cross-layer approach to improve SCTP congestion control in order to make SCTP a better performance protocol on MANET Keyword: SCTP, MANET, Congestion control, Cross-layer BẢNG CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACK Acknowledgement SACK Selective Acknowledgement SCTP Stream Control Tranmission Protocol UDP User Datagram Protocol TCP Transmission Control Protocol DCF Distributed Coordination Function RTS/CTS Ready to send/Clear to send TSN Tranmission Sequence Number IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IP Internet Protocol SSN Stream Sequence Numer MAC Medium Access Control MANET Mobile Ad hoc Network MAD Medium Access Delay PSTN Public switched telephoned network RTO Retranmission Timeout RTT Round Trip Time NS Network Simulator OTCL Object Oriented Tool Command Language MTU Maximum Tranmission Unit TCL Tcl Tool Command Language Tx Tranmission FTP File Transfer Protocol 10 3 9 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Type = | Chunk Flags | Heartbeat Length | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ \ \ / Heartbeat Information TLV (Variable-Length) / \ \ +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Hình Cấu trúc chunk HEARTBEAT Trường Flags: có độ dài bits, gán giá trị lúc truyền bên nhận bỏ qua Trường Length: có độ dài 16 bits, kích cỡ chunk tính byte, bao gồm phần tiêu đề phần thông tin Trường Heartbeat Information: có độ dài thay đổi, mang thơng tin bên gửi HEARTBEAT, thông tin thời gian địa mà chunk hearbeat gửi Các thông tin sử dụng để đánh giá tình trạng liên kết 2.4.3.4 Heartbeat acknowledgement (HEARTBEAT ACK) Có cấu trúc tương tự với chunk HEARTBEAT, dùng để phản hồi lại chunk HEARTBEAT, mang thông tin đáp ứng yêu cầu chunk HEARTBEAT Chunk HEARTBEAT ACK gửi tới địa IP nguồn mà từ chunk HEARTBEAT gửi 3 9 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Type = | Chunk Flags | Heartbeat Ack Length | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ \ / \ Heartbeat Information TLV (Variable-Length) \ / \ +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ Hình 10 Cấu trúc chunk HEARTBEAT ACK 29 2.5 Điều khiển tắc nghẽn SCTP Điều khiển tắc nghẽn tính SCTP Trong trình truyền mạng, SCTP gặp nhiều điều kiện môi trường truyền bất lợi khiến cho tắc nghẽn xảy thường xuyên Trong tình đó, SCTP cần phải thực bước điều khiển tắc nghẽn xác để phục hồi từ tắc nghẽn cách nhanh chóng để liệu truyền tiếp sớm tốt Trong trường hợp không xuất tắc nghẽn, thuật tốn điều khiển tắc nghẽn khơng gây ảnh hưởng đến hiệu giao thức Tương tự TCP, chế điều khiển tắc nghẽn SCTP gồm giai đoạn Slow start Congestion Avoidance Một thiết bị đầu cuối SCTP sử dụng biến điều khiển sau để điều chỉnh tốc độ truyền tải[14]:  Receiver advertised window size (Rwnd – kích cỡ cửa sổ bên nhận): đặt bên nhận dựa kích cỡ cịn trống đệm dùng để nhận tin nhắn, tính byte  Congestion control window (Cwnd – cửa sổ điều khiển tắc nghẽn): điều chỉnh bên gửi dựa điều kiện mạng quan sát được, tính byte  Slow-start threshold (Ssthresh – ngưỡng bắt đầu chậm): sử dụng bên gửi để chuyển đổi pha Slow start congestion avoidance, tính byte  SCTP yêu cầu thêm biến điều khiển, partial_bytes_acked, sử dụng giai đoạn tránh tắc nghẽn để tạo thuận lợi cho việc điều chỉnh Cwnd Hình 11 Điều khiển tắc nghẽn SCTP 30 2.5.1 Pha bắt đầu chậm (Slow-start) Việc bắt đầu truyền tin vào mạng mà chưa rõ điều kiện mạng yêu cầu SCTP thăm dò trước mạng để xác định khả đáp ứng mạng Thuật toán bắt đầu chậm sử dụng cho mục đích thời điểm bắt đầu việc truyền tải, sau phục hồi từ lỗi  Cửa sổ điều khiển tắc nghẽn Cwnd lúc bắt đầu trước truyền liệu phải thiết lập giá trị với Min (4*MTU, max (2*MTU, 4380 bytes))  Sau lần truyền tải bị lỗi, giá trị cwnd phải thiết lập lại có giá trị khơng q 1*MTU  Giá trị bắt đầu ngưỡng bắt đầu chậm Ssthresh cao tùy ý (Ssthresh thường thiết lập với giá trị kích cỡ cửa sổ bên nhận Rwnd)  Khi Cwnd giao diện kết nối lớn 0, thiết bị đầu cuối cho phép lượng liệu có kích thước với cwnd gửi từ giao diện  Khi giá trị cwnd nhỏ giá trị ssthresh, thiết bị đầu cuối SCTP phải sử dụng thuật tốn slow-start để tăng kích thước cwnd cửa sổ điều khiển tắc nghẽn thời sử dụng hết, giá trị SACK gửi đến vượt giá trị Cumulative TSN Ack, bên gửi không trạng thái Fast Recovery Chỉ điều kiện đáp ứng giá trị cwnd phép tăng lên Cwnd tăng lên với giá trị nhỏ giá trị sau: 1) tổng kích thước chunk DATA biên nhận, 2) giá trị MTU đường truyền  Khi thiết bị đầu cuối không truyền liệu giao diện kết nối, cwnd giao diện điều chỉnh max (cwnd/2, 4*MTU) cho lần vượt thời gian đợi RTO (Retranmission Timeout) 2.5.2 Pha tránh tắc nghẽn (Congestion Avoidance) Khi giá trị cwnd lớn ssthresh, cwnd tăng lên với giá trị 1*MTU cho lần truyền thành công RTT (Round-trip time) Điều thực sau: 31  partial_bytes_acked khởi tạo  Khi giá trị cwnd lớn ssthesh, nhận chunk SACK vượt giá trị Cumulative TSN Ack Point, giá trị partial_bytes_acked tăng lên với giá trị tổng kích thước chunk biên nhận chunk SACK  Khi partial_bytes_acked lớn cwnd, kích cỡ cwnd tăng với giá trị với MTU, giá trị partial_bytes_acked thiết lập lại (partial_bytes_acked – cwnd)  Giống với pha slow-start, thiết bị đầu cuối không gửi liệu, cwnd điều chỉnh với max(cwnd/2, 4*MTU) cho RTO  Khi tất liệu gửi biên nhận, partial_bytes_acked thiết lập lại 2.5.3 Kiểm soát tắc nghẽn Khi phát gói tin từ chunk SACK, thiết bị đầu cuối thực bước thiết lập sau: ssthresh = max(cwnd/2, 4*MTU) cwnd = ssthresh partial_bytes_acked = Về bản, có gói tin giá cwnd giảm nửa, thiết bị đầu cuối chờ gói tin biên nhận Khi mà thời gian chờ biên nhận T3-rtx kết thúc, SCTP quay lại trình slowstart cách: ssthresh = max(cwnd/2, 4*MTU) cwnd = 1*MTU Để đảm bảo khơng có q gói tin SCTP gửi thiết bị đầu cuối nhận gói tin biên nhận 32 CHƯƠNG 3: CẢI TIẾN CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN CHO SCTP 3.1 Phương pháp tiếp cận xuyên tầng (Cross-layer) Khác với mạng có dây, mạng khơng dây, chất lượng mạng thay đổi liên tục không ổn định, yếu tố môi trường gây ảnh hưởng nhiều cho băng thông mạng Các thiết bị tham gia vào mạng gặp nhiều vấn đề lượng, khả xử lý phần cứng thiết bị Bên cạnh đó, di động thiết bị mạng khiến cho topo mạng thay đổi liên tục, gây ảnh hưởng tới khả truyền tin Các vấn đề xảy mức vật lý nhiễu (do bị ảnh hưởng từ sóng mạng khác), kênh truyền bận, nút ẩn … làm cho tính ổn định mạng bị ảnh hưởng nhiều Các phương pháp điều khiển tắc nghẽn, kiểm soát lỗi, giao thức định tuyến truyền thống sử dụng cho mạng có dây tỏ thiếu hiệu hoạt động mạng khơng dây Trong bối cảnh đó, phương pháp tiếp cận xuyên tầng (crosslayer) giới thiệu giao thức hiệu việc cải thiện hoạt động giao thức mạng khả cho phép tầng khơng liên tiếp giao tiếp trực tiếp với (xuyên tầng) làm tăng khả xử lý xác khả phản ứng với thay đổi môi trường[1] Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu áp dụng cách tiếp cận xuyên tầng cho giao thức TCP mạng MANET [4][8][16] Như ta biết, mơ hình OSI lớp truyền thống [6], có tầng cạnh phép giao tiếp trao đổi thơng tin với (ví dụ: tầng network với tầng transport, tầng network với tầng data link…) Điều giúp tăng tính chun mơn hóa cho tầng, nhiên mạng không dây, điều dẫn đến việc tầng chậm phản ứng với thay đổi môi trường (do thiếu liên lạc với tầng dưới), dẫn đến việc khiến cho giao thức hoạt động hiệu Với cách tiếp cận xuyên tầng, tầng không cạnh phép trao đổi thơng tin với nhau, qua giúp tầng cao nắm rõ tình trạng mơi trường qua có xử lý phù hợp kịp thời Việc giao tiếp xuyên tầng thực sau: Các thông tin cần truyền tải tầng thấp tổng hợp lại thành thông số (metric) gán vào tiêu đề tầng cao Nhờ thơng số truyền trực tiếp lên 33 tầng cao tầng transport hay tầng application Các tầng dựa vào thơng số để có điều chỉnh phù hợp nhằm cải thiện hoạt động giao thức Các thông số truyền lên độ trễ, độ bận mơi trường, thời gian truyền trung bình gói tin Với cách tiếp cận xuyên tầng, cần phải lưu ý đến vấn đề: Đầu tiên việc lựa chọn thơng số để tổng hợp truyền lên cho tầng Trên lý thuyết, tầng có nhiều thơng tin từ tầng dưới, tầng có nhìn rõ tình trạng mơi trường dễ dàng để đưa xử lý kịp thời Vấn đề thứ việc tầng xử lý với thông số nhận từ tầng để qua cải thiện hiệu hoạt động Trong nghiên cứu mình, Li cộng [13] giới thiệu phương pháp mà giao thức TFRC cách xem xét mức độ tranh chấp tầng MAC tối ưu hóa băng thông truyền Các tác giả đề xuất thuật toán RE (Rate Estimation) TFRC để ước lượng tốc độ gửi RE TFRC sử dụng giá trị RTT tối ưu ước tính dựa thời gian trễ tranh chấp tầng MAC thời gian phục vụ Sau đó, TFRC so sánh giá trị RTT thu với giá trị RTT để đánh giá tranh chấp mơi trường từ đưa điều chỉnh tốc độ cho phù hợp Tác giả việc sử dụng thuật toán RE giúp TFRC cải thiện hiệu suất, giảm RTT tỉ lệ gói tin đảm bảo thơng lượng tốt Để có thơng số sử dụng kênh, Zhai cộng [5] sử dụng phương pháp tính tốn độ bận mơi trường nút từ ước lượng băng thơng mạng Giá trị gán vào gói tin gửi tới đích Thơng tin dùng để điều chỉnh lưu lượng gửi mạng Tuy nhiên bên cạnh thông tin độ bạn, đề xuất cịn u cầu tầng MAC cung cấp thơng tin tốc độ gửi gói tin Điều khơng thể thực thực tế Bên cạnh đó, thông số độ bận môi trường không gặp vấn đề node ẩn, vấn đề phổ biến mạng MANET Trong khóa luận này, phương pháp giao tiếp xuyên tầng sử dụng để giao tiếp tầng MAC tầng transport Tầng MAC cung cấp thông số MAD [2][9][10] (Medium Access Delay – Độ trễ truy cập môi trường) trung bình lên cho giao thức SCTP tầng transport để tầng transport có cải tiến phù hợp 34 3.2 Phương pháp tính độ trễ truy cập tầng MAC Chuẩn IEEE 802.11 [7] định nghĩa dạng truyền liệu cho mạng Ad-hoc theo kiểu DCF (Distributed Coordination Function) DCF có kiểu truy cập truy cập sở (basic access) bắt tay bước RTS/CTS (Ready to send/Clear to send) Trong phương pháp truy cập sở phiên rút gọn phương thức RTS/CTS dùng cho gói tin có kích thước nhỏ Với gói tin có kích thước lớn, phương thức RTS/CTS sử dụng Hoạt động RTS/CTS mơ tả hình bên dưới: Hình Phương thức truy cập RTS/CTS[2] Với phương thức RTS/CTS, nút muốn gửi liệu phải lắng nghe môi trường trước truyền để kiểm tra xem môi trường có rỗi hay khơng Nếu mơi trường rỗi khoảng thời DIFS, nút mạng đếm khoảng thời gian backoff trước truyền để giảm tỉ lệ va chạm truyền Nếu thời gian backoff mà kênh truyền lại bận nút dừng trình lại Nếu môi trường rỗi thời gian backoff 0, nút tiến hành truyền tin Nếu kích thước gói tin nhỏ RTSThreshold (Ngưỡng kích thước để sử dụng RTS/CTS), gói tin truyền theo phương thức sở Với gói tin có kích thước lớn hơn, nút gửi trao đổi gói tin RTS CTS với nút nhận trước truyền để đảm bảo việc gửi nhận gói tin Các nút cịn lại mạng sử dụng thông tin gói tin RTS CTS để nhận biết mơi trường bận Việc truyền tin xem thành cơng tất gói tin gửi biên nhận đầy đủ Độ trễ truy cập môi trường MAD (Medium Access Delay) MAD định nghĩa giá trị trung bình tổng độ trễ cho gói tin tầng MAC trước truyền thành công bị loại bỏ sau nhiều lần truyền lại khoảng thời gian định Với định nghĩa này, MAD tính bao gồm 35 thời gian backoff thời điểm gói tin vào tầng MAC tất khoảng thời gian backoff mà gói tin bị trì hỗn sau lần truyền thất bại[11]: Trong Nap số lượng gói tin đến tầng MAC khoảng thời gian Tibackoff thời gian backoff lần truyền lại thứ i Chú ý số lần truyền lại tối đa giới hạn Retry Limit IEEE 802.11 Nếu giá trị MAD tăng, dẫn đến khả năng: môi trường trở nên lúc bận khiến cho nút gửi phải đợi lâu để truyền gói tin, hai số lần truyền lại gói tin tăng cao mức độ xung đột quanh nút mạng cao khiến cho nút mạng phải trở lại trạng thái backoff sau lần truyền thất bại Do đó, MAD sử dụng để độ bận môi trường hay mức độ xung đột mơi trường quanh nút mạng Khóa luận sử dụng giá trị MAD mạng MANET với giao thức MAD Sử dụng mô NS-2, thực số chỉnh sửa để giao thức SCTP nhận giá trị MAD từ tầng MAC thực số điều chỉnh cho tính điều khiển tắc nghẽn SCTP 3.3 Phương pháp cải tiến tính điều khiển tắc nghẽn SCTP Như trình bày chương 2, tính điều khiển tắc nghẽn SCTP hoạt động dựa biến điều khiển rwnd (receiver advertised window size – kích cỡ cửa sổ bên nhận), cwnd (congestion control window – cửa sổ điều khiển tắc nghẽn) ssthresh (slow-start threshold – ngưỡng bắt đầu chậm) để điều khiển tắc nghẽn Tính điều khiển tắc nghẽn giúp SCTP phục hồi nhanh gặp lỗi giúp việc truyền tin tiếp tục sớm Trong chế điều khiển tắc nghẽn, giá trị cửa sổ điều khiển tắc nghẽn cwnd tăng dần lên trình truyền: tăng nhanh giai đoạn slow-start cwnd vượt ngưỡng ssthresh, SCTP bước vào giai đoạn congestion avoidance, giải đoạn cwnd tăng với tốc độ chậm Khi có tượng gói tin xảy ra, cwnd giảm giá trị xuống nửa quay lại pha slow-start Cwnd rwnd biến định đến tốc độ truyền gói tin SCTP Khối lượng liệu truyền phụ thuộc vào giá trị nhỏ giá trị Trong giá trị rwnd giá trị thiết lập bên nhận, giá trị cwnd giá trị thay đổi bên gửi Như ta thấy trên, có tượng gói tin xảy ra, 36 giá trị cwnd giảm nửa, điều nguyên nhân làm giảm tốc độ truyền gói tin SCTP cwnd có giá trị bé rwnd khối lượng liệu truyền với giá trị cwnd Điều dẫn đến việc không gian đệm dùng cho việc nhận gói tin bên nhận cịn trống bên gửi gói tin lại khơng thể tận dụng hết khơng gian Vì vậy, giảm tốc độ tăng cwnd mơi trường có độ bận cao, khiến cho khả xảy lỗi giảm đi, từ khiến giá trị cwnd ổn định từ khiến cho SCTP có tốc độ truyền ổn định Dựa ý tưởng đó, khóa luận đề xuất phương án làm ổn định giá trị cwnd cách sử dụng giá trị MAD tầng MAC để đánh giá độ bận môi trường từ điều chỉnh việc thay đổi giá trị cwnd Cụ thể, tầng MAC, gói tin truyền qua nút mạng tầng MAC tiến hành tính tốn giá trị độ trễ MAD trung bình thêm vào tiêu đề SCTP gói tin trường để lưu giá trị Nút nhận nhận giá trị MAD đưa chúng vào chunk SACK để gửi cho nút gửi Nút gửi nhận giá trị MAD tiến hành tính tốn đưa định: giá trị MAD nhận vượt qua ngưỡng quy định không thực việc tăng giá trị cửa sổ cwnd, giá trị MAD nhận thấp ngưỡng, đồng nghĩa với việc độ bận môi trường mức thấp, giá trị cwnd tăng bình thường Như vậy, với phương pháp đề xuất giá trị cwnd điều khiển cách hợp lý, tránh tình trạng đưa nhiều liệu vào mạng mạng có độ bận cao, qua giúp giảm độ bận mạng, giảm tỷ lệ gói tin giúp cải tiện hiệu suất cho SCTP Trong phần tiếp theo, khóa luận trình bày số mô với mô NS-2 đánh giá kết thu 37 CHƯƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 4.1 Giới thiệu mô NS-2 NS-2 [17] công cụ mô máy tính xây dựng phát triển phịng thí nghiệm Lawrence Berkeley, Hoa Kỳ Ban đầu, NS-2 phát triển nhằm xây dựng mô mã nguồn mở với tập lớn mô hình để nghiên cứu mạng, cung cấp cho nhà nghiên cứu công cụ để thử nghiệm, cải tiến, đánh giá hoạt động giao thức nhiều điều kiện khác NS phát triển từ mô REAL (Realistic and large) S.Keshav năm 1989 Các phiên 2.xx NS đời sau năm 1997 Phiên 2.35 (năm 2014) NS-2 mô xây dựng hai ngôn ngữ OTCL C++, máy mô vận hành kiện rời rạc, có tính Nhờ vậy, NS-2 tùy biến người sử dụng, cho phép người sử dụng lập trình để mở rộng thay đổi cách thức hoạt động giao thức NS-2 Do đó, coi mơ chương trình với đối tượng cấu hình, chỉnh sửa, tùy biến để đạt mục đích đề khơng đơn mơ hình tĩnh cứng nhắc khơng thể thay đổi Ban đầu, NS-2 thiết kế để chạy hệ điều hành Unix/Linux Nói thêm NS-2 mô mạng sử dụng nhiều nghiên cứu mạng giới Khóa luận sử dụng NS-2 độ tin cậy đó, phiên sử dụng phiên 2.35 4.2 Cài đặt mô kết 4.2.1 Cấu hình Trong mơ này, khóa luận sử dụng mơ hình topo dạng lưới 6x6 với tổng cộng 36 nút mạng Sử dụng thực thể SCTP cạnh chéo góc mơ hình, thực thể gắn nguồn phát FTP Bên cạnh đó, kịch cịn bao gồm liên kết TCP, thực thể gắn với nguồn phát FTP để làm tăng độ bận môi trường Trong q trình chạy, thơng lượng SCTP tính tốn dựa file trace (file lưu vết) sau q trình chạy cách sử dụng cơng cụ awk để tính tốn Chi tiết cấu bảng mơ tả bên dưới: 38 Bảng 4- Cấu hình mơ Topo Cấu hình Khoảng cách truyền 250m Độ nhạy cảm với lượng 97.3dBm Thời gian SIFS 0.000016 Kích cỡ gói tin 1000 Chu kỳ gửi heartbeat 30 Di chuyển nút mạng Khơng Kích thước Topo (chiều ngang) 700 Kích thước Topo (chiều dọc) 700 Số lượng nút 36 Giao thức định tuyến AODV Kết thí nghiệm 4.2.2 Với topo trên, sau thực chạy 15 lần để đánh giá Kết thu sau: Bảng 4- Kết thí nghiệm STT Chưa cải tiến (kbps) Sau cải tiến (kbps) 336.81 458.89 346.2 325.94 464.85 409.5 404.12 422.86 383.87 389.64 376.8 221.38 39 10 11 12 13 14 15 Tổng thông lượng Thông lượng trung bình 375.16 390.55 202.89 275.91 425.37 401.18 336.8 336.27 319.52 281.42 5241.94 349.46 427.25 311.12 324.72 356.92 369.84 378.78 413.73 351.01 5577.36 371.82 Hình Biểu đồ so sánh thơng lượng trung bình 4.2.3 Đánh giá Dựa kết thu thấy thơng lượng trung bình giao thức SCTP áp dụng phương pháp xuyên tầng cao so với thông lượng trung bình giao thức SCTP ban đầu Kết mơ cho thấy với giao thức SCTP ban đầu số trường hợp mơ thơng lượng xuống thấp thay đổi giá trị cwnd gặp lỗi Với phương pháp xuyên tầng thấy lưu lượng tương đối ổn định Từ cho thấy phương pháp đề xuất cải thiện đáng kể hiệu giao thức SCTP, điều thể thông qua kết đo thông lượng trung bình tồn đường truyền 40 KẾT LUẬN Khóa luận “Cải tiến tính điều khiển tắc nghẽn giao thức” đề cập đến phương pháp giao tiếp xuyên tầng áp dụng giao thức SCTP vào mạng MANET sử dụng thông số MAD để điều chỉnh tính điều khiển tắc nghẽn Sau q trình nghiên cứu, khóa luận đạt số kết định dựa mơ hình mơ Khóa luận trình bày tổng quan khái niệm đặc điểm mạng MANET, ứng dụng thực tiễn mạng MANET Tìm hiểu tổng quan kiến trúc giao thức SCTP, đặc tả cấu trúc gói tin tính giao thức Tập trung vào nghiên cứu tính điều khiển tắc nghẽn để đề xuất phương pháp cải tiến áp dụng phương pháp giao tiếp xuyên tầng dựa giá trị MAD tầng MAC Sau thí nghiệm với mơ NS-2, khóa luận đưa số liệu, đồ thị so sánh kết đạt sau áp dụng phương pháp đề xuất Mặc dù vậy, điều kiện thời gian hạn chế nên khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Trong tương lai gần, khóa luận tiếp tục nghiên cứu áp dụng đề xuất với topo mạng có hình dạng, kích thước khác nhau, có nút di chuyển …để đưa kết khác nhằm đánh giá xác tính hiệu việc áp dụng phương pháp vào mạng MANET Ngoài ra, mạng MANET nhiều chủ đề thú vị, đáng quan tâm, nghiên cứu, khảo sát như: vấn đề an ninh bảo mật mạng MANET, đảm bảo chất lượng dịch vụ, multicast mạng MANET 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Nguyễn Ngọc Hà, Nghiên cứu cải thiện giao thức SCTP mạng MANET, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2014 [2]Trần Trúc Mai, Dương Lê Minh, “Cải tiến cho điều khiển tốc độ tầng giao vận mạng khơng dây đa bước”, Tạp chí Bưu Viễn thơng, tháng 6/2013 Tài liệu Tiếng Anh [3]A Kumar and L Jacob, “SCTP vs TCP: Performance Comparison in MANETs.”, Proc of the 29th Annual IEEE Intl Conf on Local Computer Networks, 2004 [4] Elena Meshkova, Janne Riihijärvi and Petri Mähönen “Learning in Cross-layer Wireless Network Optimization” [5] H Zhai, X Chen, and Y Fang, “Improving Transport Layer Performance in Multihop Ad Hoc Networks by Exploiting MAC Layer Information IEEE Transactions on Wireless Communications”, 6(5):1692–1701,2007 [6] H Zimmermann, “OSI reference model—The ISO model of architecture for open systems interconnection.”, Norwood, MA, USA: Artech House, Inc., 1988, ch 1, pp 29 [7] IEEE Computer Society, “IEEE 802.11-2007, Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications”, June 2007 [8] Kitae Nahm, Member, IEEE, Ahmed Helmy, Member, IEEE, and C.-C Jay Kuo, Fellow, IEEE” Cross-Layer Interaction of TCP and Ad Hoc Routing Protocols in Multihop IEEE 802.11 Networks” [9] Le Minh DUONG, Lynda ZITOUNE, V´eronique V` EQUE “MAC-aware Rate Control for Transport Protocol in Multihop Wireless Networks” [10] Le Minh DUONG, Lynda ZITOUNE, V´eronique V` EQUE “Improvement for Rate-based Protocols in Multihop Wireless Networks” [11] Le Minh DUONG, Lynda ZITOUNE, V´eronique V` “A Medium Access Delay MAC aware Metric for Multihop Wireless Networks” [12] M Huynk, M Gupta and P Mohapatra, “Performance Comparison of TCP and SCTP in Mobile Ad Hoc Networks” 42 [13] M Li, C Lee, E Agu, M Claypool, and R Kinicki, “Performance Enhancement of TFRC in Wireless Ad Hoc Networks.” DMS ’04:Proceedings of the 10th International Conference on Distributed Multimedia Systems, 2004 [14] R Stewart, Ed , “Stream Control Transmission Protocol”, RFC 4960, September 2007 [15] S Corson, J Macker, “Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations”, RFC 2501, January 1999 [16] Yingqun Yu, Student Member, IEEE, and Georgios B Giannakis, Fellow, IEEE “Cross-Layer Interaction of TCP and Ad Hoc Routing Protocols in Multihop IEEE 802.11 Networks” [17] The Network Simulator - ns-2 Homepage, “http://www.isi.edu/nsnam/ns/” 43 ... với giao thức MAD Sử dụng mô NS-2, thực số chỉnh sửa để giao thức SCTP nhận giá trị MAD từ tầng MAC thực số điều chỉnh cho tính điều khiển tắc nghẽn SCTP 3.3 Phương pháp cải tiến tính điều khiển. .. CHƯƠNG 2: GIAO THỨC SCTP 2.1 Giới thiệu giao thức SCTP SCTP (Stream control tranmission protocol – giao thức điều khiển luồng truyền tải)[14] giao thức truyền tải hoạt động tầng giao vận SCTP cung... Quân CẢI TIẾN TÍNH NĂNG ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN CỦA GIAO THỨC SCTP TRONG MẠNG AD-HOC KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán hướng dẫn: TS Dương Lê Minh Cán đồng