Nguyên tắc và hiệu suất của một số cơ chế điều khiển lưu lượng trong mạng máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ 000 _ PHẠM VÀN THUƠNG NGUYÊN TẮC VÀ HIỆU SUẤT ■ CỦA MỘT ■ SỐ C CHÊ' ĐIỂU KHIÊN Lưu LƯỢNG • TRONG MẠNG MẢY TÍNH ■ C H U YẾ N N G À N H : TIN H Ọ C M Ã SỐ: LUẬN VÃN THẠC s ĩ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS v ũ DUY LỢI H N ộ i - 2001 M Ụ C LỤ C Mở dáu Chương 1: Giới thiệu rông quan 1.1 Sự cần thiết cúa việc điều khiển lưu lượn» điềukhicn tấc nghẽn 1.2 Điều khiến lưu lượng điểu khiển tắc nghẽn 1.3 M ội số khái niệm dùng luận v ã n 10 Chương 2: Cơ chế điều khiển lưu lượng điều khiển tắc nghẽn 2.1 Điều khiển lưu lượng dựa timeout chế cửa sổ 15 2.1.1 Thời gian timeout tượng tắc nghẽn 15 2.1.2 Chiến lược điểu khiển tránh tắc nghẽn 17 2.1.3 Chiến lư ợ c C Ư T E 22 2.2 Điều khiến lưu lượns tránh tắc nghẽn mạng không hướng kết nối 29 2.2.1 Đật vấn đề 29 2.2.2 Mơ hình phân tích 31 2.2.3 Chiến lược điểu khiển lưu lượng tránh tấc nghẽn 37 2.3 Điều khiến lưu lượng tránh tắc nghẽn mạnghướng kết n ố i 48 2.3.1 Giới thiệu 48 2.3.2 Điểu khiển end-to-end 49 2.3.3 Điểu khiển hop-by-hop 55 2.3.4 Đánh g iá 58 Chương 3: Điểu khiển tắc nghẽn dựa vào tốc dỏ 3.1 Giới thiệu khái q u át 59 3.1.1 Nhữns hạn chế phương pháp cửa sổ trư ợ t .59 3.1.2 Điểu khiển tắc nghẽn dựavào tốc đ ộ 60 3.2 Một cấu làm việc dựa vào tốc độ 64 3.2.1Tổng quan cấu làm việ c 64 3.2.2 Đo tốc độ lớp m ạng .65 3.2.3 Chức nãng điều khiển tắc nghẽn router 66 3.3 Điều khiên tốc độ giao thức TCP 68 3.3.1 Thuật toán cấp phát tốc đ ộ 70 3.3.2 Thuật toán ép buộc tốc đ ộ 71 Két luận 78 M Ở ĐẦU Một ưu điểm mạng máy tính giá thành hệ thống hạ dùmz chung tài nguyên mạng băng thông đường truyền, thiết bị trẽn mạng Việc chia xẻ tài nguyên cho nhiểu người dùng mạnh cùa mạng chuyên mạch gói Mộl kết nối mạng chia xẻ cho cặp trạm neuổn - đích khác trao đổi thơng tin Bộ xử lý đệm trạm trung gian chia xẻ dùng chung cho cặp nguồn - đích Tuy nhiên, chia xẻ dẫn lới vấn đề tắc nghẽn mạng, chẳng hạn có nhiều gói bị lỗi phải truyền lại dẫn tới sổ' lượng gói thực chuvển qua mạng giảm (thậm chí bàng 0) Để'đối phó với vấn đề tắc nghẽn, mạng cần thiết kế cho khả tắc nghẽn thấp Trong trường hợp mục đích tránh tấc nghẽn khơng đạt cần có phương thức đẻ phục hổi hộ thống từ trạng thái tắc nghẽn Điều địi hỏi phải có ihủ tục sách điều khiển lưu lượng điều khiển tắc nghẽn để tránh, phát phục hồi hoạt động mạng từ trạng thái tắc nehẽn Các chế điều khiển lựa chọn cho thông tin điều khiển không trờ thành tải mạng, để tãng hiệu kênh truyền Những tiến gần công nghệ chuyển mạch tốc độ cao công nghệ cáp quang mặt vật lý cho phép thực mạng máy tính chuyển mạch gói điểm với tốc độ cỡ Gbit/s Những kết công nghệ nàv thực giao dịch bãng rộng, gồm kích cỡ gói âm thanh, video liệu, mạng tích hợp Dựa điểm này, tảng tốc độ chuyển mạch truyền thổng tin thay đổi số tảng tiền đé cùa công nghệ mạng diện rộng chuyển mạch gói Một vấn đề cần nghiên cứu điều khiển lưu lượng lý sau: - Thứ tỉ lệ cùa tốc độ truyền với tốc độ tính tốn tảng nhanh đòi hỏi chế điều khiển lưu lượng thích hợp - Thứ hai tỉ lệ độ trễ gói liệu với thời gian truyền tăng, đặc biệt mang diện rộng WAN cần chế điều khiển lưu lượng để thời gian trễ đáp ứng yêu cầu Trong mạng chuyển mạch gói khơng hướng kết nối, kết nối thường có dung lượng cố định Nghĩa với băng thơng (và tốc độ bit tổng) cố định, vận hành mạng dựa vào tốc độ bit hữu ích Nếu router có thê phàn hổi thơne Ún lưu lượng giao dịch, router phân chia cấp phát công bang dung lượng cho kết nối Kỹ thuật dùng để điều khiển tắc nghẽn, cách xác định tốc độ cho luồng giao dịch, giúp mạng vận hành điểm làm việc tối ưu điểm mà công suất mạng cao (công suất tỷ số thịng lượng Ihời gian trả lời) Mục đích luận vãn nghiên cứu, đánh giá hiệu phương pháp điều khiển lưu lượng điểu khiển tránh tắc nshẽn sử dụng mạng thông tin máy tính Tác giả tìm hiểu số phương pháp chung điểu khiển lưu lượng tránh tắc nghẽn mạng máy tính chuyển mạch gói Với phương pháp mơ hình hố, luận văn irình bày ngun tắc điều khiển lưu lượng sử dụng timeout chế cửa sổ Chiến lược CUTE đề cập đến luận vãn chiến lược điều khiển lưu lượng chung mạng máy tính Trong mạng chuyển mạch gói khơng hướng kết nối, người ta dùng bit phần tiêu đề gói lớp mạng để phản hồi thơng tin tắc nghẽn Mơ hình kênh ảo với phương thức end-to-end hop-by-hop dùng việc phân tích chế điều khiển lưu lượng mạng chuyển mạch gói hướng kết nối Tác giả phân tích hạn chế chế cửa sổ phương pháp điều khiển lưu lượng khắc phục nhược điểm - phương pháp điều khiển dựa vào tốc độ Các vấn đề trình bày luận văn sau: Chương 1: Sự cần thiết việc điều khiển lưu lượng điều khiển tấc nghẽn tổng quan vể phương pháp điều khiển lưu lượng mạng thơng tin máy tính, khái niệm sử dụng phần luận văn Chương 2: Trình bày cụ thể chế điều khiển lưu lượng tránh tắc nghẽn: Phương pháp điéu khiển dựa thời gian trễ sử dụng chế cửa sổ trượt Chiến lược CUTE Cách phản hồi sử dụng bit phần tiêu để gói dùng cho mạng không hướng kết nối Tác giả nghiên cứu mơ hình kênh ảo với phương pháp điều khiển end-to-end hop-by-hop sử dụng mạng chuyển mạch gói hướng kết nối Chương 3: Trình bày chế điều khiển lưu lượng dựa vào tốc độ với giải pháp khắc phục hạn chế chế dựa thời gian trễ, chế cửa sổ Chưong1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Sự CẦN THIẾT CỦA VIỆC ĐIỂU KHIÊN lưu l ợ n g v đ iể u k h iế n TẮC NGHẼN Một mạng máy tính với thiết bị phần cứng cỏ' định, hiệu suất hoạt động mạng phụ thuộc vào hiệu giao thức truyền thông mạng Trong giao thức phần quan trọn® góp phần tăng hiệu hoạt động cùa mạng chê diều khiển lưu lượng điều khiển tắc nghẽn 1.1.1 Vấn để điều khiển lưu lượng tránh tắc nghẽn mạng máy tính Chúng ta xem xét khả nãng trao đổi thông tin mạng: Mối quan hệ yêu cầu trao đổi thõng tin số lượng thỏng tin trao đổi phân mạng Sự trao đổi thông tin mạng máy tính dựa kênh truyền dẫn có dung lượng giới hạn, chi đáp ứng sơ' lượng giao dịch yêu cầu định Và yêu cầu khả chấp nhận mạng tấc nghẽn xảy Ta xem xét mạng máy tính trường hợp cụ thể sau: * Lý tưởng: Ta giả thiết trình truyền mạng khơng có lỗi Đường biểu diễn phụ thuộc thông lượng qua mạng tải yêu cầu sau [2]: H ình ì : Thơnq lượng qua mạng trường hợp lý tưởììg Trong đó: - X dung lượng đưa vào mạng, hay tổng số gói đưa vào mạng đơn vị thời gian - Ỵ(Ằ) thông lượng qua mạng, hav số gói chuyên qua mạng đơn vị thời gian Ầ() giá trị nhỏ dung lượng đưa vào mạng mà thơng lượng qua mạng đạt giá trị c a o Ỵ„ - thônc, lượng mạng Trong trường hợp này, tất dung lượng vào chấp nhận đạt giá trị với dung lượng mạng * Tronỗ thc t: s lng giao dch c vờu cầu đưa qua mạng lăng, tuỳ theo cách xử lý giao dịch mạng mà ta chia thành ba trường hợp sau [2]: Hình 1.2: Thơng lượng qua mạng thực tê 1) Trường hợp 1: Sử dụng sách dè dặt - Chấp nhận giao dịch so với khả mạng Do khơng có tắc nghẽn, thực giao dịch mạng 2) Trườne hợp 2: Lưu lượng tự - Khơng có điều khiển lưu lượng - Khơng hạn chế số lượng giao dịch, điều ảnh hưởng đến suy giảm nghiêm trọng, có dẫn tới tắc nghẽn hồn tồn (deadlock) có q nhiều giao dịch phải truyền lại 3) Trường hợp 3: Sử dụng chế điều khiển lưu lượng động Sử dụng chế điều tiết để số lượng giao dịch chấp nhận giống hàm khả tắc nshẽn, dung lượng, độ trễ, mạng 1.1.2 Nhận xét - Khi sò lượnỊỊ ỊỊÚIO d ị c h trẽn mạn ụ ir : Đối với cá ba phương pháp điểu khiến lưu lượng trên, sỏ lượng giao dịch có yêu cầu chuyển qua mạng đểu chấp nhận, dó thịns lượng qua mạng tãng tý lệ với ihỏna lượn2 yêu cầu khác biệt cùa thông lượng qua mạng cà trường hợp khơng đáne kể - Khi so lượtìíỊ ỵiao dịch mạng tăng: Trong phương pháp tự do, thông lượng qua mạng tăng nhanh hai phương pháp lại Tuy nhiên thòng lượns đạt đến điểm 2ần với duna lượng mạng, thơng lượng qua mạng giám giao dịch yêu cầu tăng Khi số lượng giao dịch tiếp tục lãng thơng lượng giám nhanh dản tới tượng tác nghẽn hoàn tồn Trong hai phương pháp có diều khiến lưu lượng, khơng có tắc nghẽn xảy phương pháp dè dậi ln ln chuvến giao dịch so với phương pháp sử dụng điều khiên lưu lượng động Trước xem xét thú tục sách điểu khiến lưu krợng điều khiển lắc nghẽn, xem xét hoạt động mạng khơng thực thù tục Có hai vấn đé mạng khơn» điều khiển: Sự giảm thịng lượng khơng cịng bẳn tị việc cấp phát băng thơng Hình 1.3: Một mạng bị tắc nghẽn khơng có điêu khiển Mỏt mang dưn gián hình giúp chúng la minh hoa vấn dé trẽn Các sỏ kết nòi chi dung lượng cùa kết nối đó, đơn vị kbps Ta siá sứ cần thực hai 1Lions si ao dịch: - Từ trạm B đén trạm A : '-BA Kbps, với giao dịch theo đường B -> Ỵ -> X -> A - Từ trạm c đến trạm D: ^CD kbps với giao dịch theo đường C->Z->X->D Ta già sử mạng khơng điếu khiến, nahỵa giao dịch trẽn mạng sir dụng tài nsuyẽn mạng, trạm nguồn khỏng bị giới hạn tốc độ phát, dặc biệt đệm gói trạm trung gian X, Y z (phần nhớ nút trung gian dùng để lưu gói chuyển đến) bị chiếm giữ bời tất gói Các gói bị huỷ khơng cịn đệm trạm mà chúng chuyên đến Các tĩỏi bị huý truyền lại hết thời gian timeout mà khổng xác nhận Một bán cùa mỏi gói giữ trạm nguồn trạm chưa nhận ack từ tram dọc theo đường truyền gói Sự siàm thỏim lượng khịng cơng thê trường hợp sau đây: Trường fĩỢỊj ! Kr.\ = kbps ^'CD = Trạng thái khòng tắc nghẽn, giao dịch đòi hỏi từ B đến A nhỏ dung lượng mạng Các kết nòi B Y, Y -> X X -> A đểu truyền kbps Trường hợp 2: '-BA= 8+^ kbps *-CD = >0) Các gói đề nghị chuyến đến A iớn kết nối X A, đệm nút X bị đầy gói chuyến đến X chờ đê chuyến từ X -> A Khi đệm X đầy, gói gửi từ Y đến X bị huỷ bỏ không xác nhận Nứt Y văn phái giữ gói để chừ xác nhận, đệm cúa chứa gói Ban đầu kết nôi Y -> X + ^ kbps, phải truyền lại ò kbps, phải truyền với tốc độ + 2^ khps Nhưng nút X chuyển kbps tới A, nên 2Ò kbps bị huỷ bỏ, kết nối Y -> X cần phái truyền với tốc độ + 4Ò kbps Cứ kết nối Y X đạt tới dung lượng 64 kbps, kbps gói 56 kbps gói truyền lại Tươne tự vậy, kết nối B -> Y chuyển gói với tốc độ 16 kbps có kbps gói kbps gói truyền lại Vấn đề tắc nghẽn trường hợp giải hai cách sau: - Tãns dune lượng kết nối cho đáp ứng tốc độ phát cùa B - Hạn chè tốc độ phát tối đa cho B kbps Cách hợp lv kinh tế tốc độ truyền cùa B luôn giá trị cực đại thời gian dài Cách hợp lý hầu hết thời gian, B truyền với tốc độ thấp (ví dụ kbps) thinh thoảng truyền với tốc độ > kbps Trường hợj) 3: = kbps ^ CD = kbps Khơng có tắc nghẽn, kết nối đểu có tốc độ truyền kbps Tổng tốc độ truyền đến A D 14 kbps Trường hợp 4: \ A= 8+ô kbps XCD= kbps (ỗ >0) Trong trường hợp này, kết nối đường từ c đến D đáp ứng tốc độ truyền c Tuy nhiên, tốc độ phát B lại vượt khả nãng kết nối đường từ B -> A Vấn để chỗ gói từ B từ c phải chia xẻ đêm trạm X điều kiện mạng khơng có điều khiển Như trường hợp 2, đệm trạm X bị chiếm giữ gói chờ để truvền tới A Đây nguyên nhân gói đến từ B cà gói đến từ c chúng truyền tới X Các gói đến từ c bị nguyên nhân gây nên đầy đệm trạm gói truyền từ trạm B Khi hộ đệm cùa trạm X đầy, đệm Y z điền đầy, tất kết nối đéu phải truyền với tốc độ tối đa chúng Khi nút X truyền gói đến A D, chấp nhận xác nhận gói đến Vì gói đến từ B có tốc độ gấp hai lần tốc độ gói đến từ c (do dung lượng đường truyền từ Y -> X gấp lần dung lượng đường truyền z -> X) nên số lượng gói đến từ B chấp nhận lần gói đến từ c chấp nhận Như vậy, tốc độ truyền X -> A tối đa kbps tốc độ truyền từ X -> D kbps So sánh với trường hợp ta thấy, /-BA tăng từ lên 8+k thì: 63 để tính tốc độ trun cho kết nơi Khác với mục đích lý tưởng hàng đợi chi có gói cho mồi router, hop-by-hop trì số lượng nhị gói xếp hàng mỏi router, chúng truyền dải thơng tăng lên Hop-by-hop phân tích tập N router tạo thành đường đơn: tất kết nối truyền qua đường đơn Các giao dịch dọc theo đường mô hình hố Kết phân tích cho thấy chiến lược mang tốc độ kết nối hàng đợi chiêm giữ mong muốn với điểm vận hành mong muốn để khơng có bất ổn ì 2.2 Nhận xét Chiến lược điều khiển tác nghẽn dựa vào tốc độ nhanh chóng đưa mạng tới gần điểm làm việc mong muốn Tuy nhiên chiến lược thè bàng mơ hình đơn giản cho nút bị tắc nghẽn, hay đường truyền chung cho tất giao dtch Các router phải định kỳ lấy mẫu đặc tính giao dịch kết nối, khoảng thời gian giai đoạn tác động đến hiệu suất việc điều khiển tấc nghẽn 64 3.2 MỘT CO CẤU LÀM VIỆC DỰA VÀO TỐC ĐỘ 3.2.1 Tổng quan cấu làm việc Dòng héu ứng dụng Dịng liẻu ứng dụng Hình 3.ì : Cơ cấu điều khiển tắc nghẽn dựa vào tốc độ Những thành phần bàn cấu làm việc dựa vào tốc độ [7]: Lớp vận chuyển dùng chiến lược điểu khiển lưu lượng dựa vào tốc độ, sử dụng thông tin cung cấp lớp mạng Các chế điều khiển lưu lượng điều khiển lỗi không gặp điểm, hình thành từ chức chấp nhận gói chức tru vén lại gói Một trạm nguồn chấp nhân gói cho luồng giao dịch (ví dụ dòng liệu đơn từ ứng dụng) vào mạng dựa vào khơng gian trống thời điểm Điều tối thiểu tắc nghẽn giai đoạn ngắn loạt giao dịch hình thành chức chấp nhận gói Các router cố gắng giữ lại thời gian trống gói luồng giao dịch 65 Các router lớp mạng thể chiến lược điều khiển tắc nghẽn, phần đế đo tốc độ giao dịch qua mạng cho luồng giao dịch Điều thực bời chức đo tốc độ chấp nhận Tốc độ thích hợp điểm cốt lõi cùa cấu làm việc Các router thể chiến lược tránh phục hổi tắc nghẽn lớp mạng Các phần cúa router rỗi chia đểu cho kết nơi qua nó, trường hợp tắc nghẽn không tắc nghẽn Các router huv bị gói vùng vận hành tắc nghẽn Các vận hành chức chọn gói, hàng đợi gói huỷ bỏ gói 3.2.2 Đo tốc độ lớp mạng Trước nghiên cứu thành phần riêng biệt cấu, ta xem xét luồng liệu cho phép thành phần kết nối với Trong cấu, router phải xác định tốc độ giao dịch qua mạng cho dòng giao dịch trả lại giá trị tính cho trạm nguồn cách sử dụng số trường phần tiêu đề lớp mạng gói gửi từ đến trạm nguồn theo hướng dịng liệu từ nguồn đến đích (v í dụ gói liệu) Sừ dụng trường: - Desired-Rate: Tốc độ bit mà trạm nguồn mong muốn, lớn vơ - Rate: Tốc độ bit mà router xác định cho dòng liệu - Bottle-Node: Router đặt giá trị tốc độ gói Khi trạm nguồn truyền gói, khởi tạo trường desired-rate tốc độ mong muốn cho dòng giao dịch Trường rate khởi tạo giá trị trường bottle-node đật để nhận trạm nguồn M ột giới hạn desired-rate trạm nguồn biết trước tốc độ tối đa cho việc truyền liệu Tốc độ desired-rate lớn vô trạm nguồn dùng tối đa bãng thơng mà cung cấp Khi gói truyền qua router, chức “ đo tốc độ chấp nhận được” thấp giá trị trường rate Nếu xác định tốc độ thấp cho luồng giao dịch so với giá trị trường rate Nếu thay đổi trường rate, trường bottle-node đặt đê nhận router Khi gói tới đích, trường rate có giá trị tốc độ thấp nhấtchấp nhận router dọc đường gói trường bottle-node chí nút đặt giá trị thấp 66 Nếu hướng cùa kết nối từ đích tới ngn (vi dụ gói ack) dùng mội trườne: - Return rate: giá trị cùa trường rate cuối trước tới đích Trường khơng thay đổi gói quay lại trạm nguồn Do nguổn nhận dược gói thu nhận giá trị thấp tốc độ bít cho dịng giao dịch Nó có thử tự điều chỉnh tốc độ đê không vượt giá trị này, tối thiểu tắc nghẽn mà luổne liệu gây mạng Chú ý ràng gói ack khơng mang trường return-rate mà cịn trường desiredrate rate, bottle-node Là gói liệu gói ack hình thành luồng giao dịch chúng đòi hỏi số lượng khác băng thông với hướng khác Do gói liệu chứa trường return để cấp cho đích chi tiết ack dịng giao dịch 3.2.3 Các chức điểu khiển tắc nghẽn router Gói liệu Gói ack H ình 3.2: Chức diều khiển tắc nghẽn dựa vào tốc độ router I > Chức điều khiển lỗ i nguồn Mỗi chức cung cấp điều khiển lỗi giao thức vận chuyên dùng đây, tuỳ thuộc vào cách thiết kế Do cần phải gặp điều khiển lưu lượng 67 giao thức, khịng trun liệu khơng cần thiết, khịng tin vào bỏ đếm trẻ vịng ước lượng thời gian trễ vịng 2) Chức nũng ack đích Như nêu phần trên, giao thức vận chuyển chi truyền lại liệu có yêu cầu Chức ack irạm đích chứa thơng tin u cầu truyền lại, dùng xác nhận lựa chọn Trạm đích chuyển ack cho trạm nguồn để cung cấp giá trị tốc độ chấp nhận cách nhanh Khi ack dùng cho vài gói liệu, chì giá trị tốc độ gần nên dùng 3) Chức tốc độ chấp nhận router Chức nãng đo tốc độ chấp nhận router liên quan đến mục đích điéu khiển tắc nghẽn cấu 4) Chức xếp hàng đợi gói router Router có the dùng chức xếp hàng dùng thiết kế Chức xếp hàng cố gáng trước chỗ trổng cho trạm nguồn 5) Chức nàng huỷ gói router Trái lại, router dùng chức huỷ gói Nếu cấu dựa vào tốc độ giữ mạng vận hành điểm cơ' cơng suất lớn nhất, gói bị xảy chức xếp hàng hay huỷ bỏ gói có tác động cấu 6) Tránh tắc niịhẽn router Như nêu, chiến lược tránh tắc nghẽn cố giữ mạng vận hành điểm làm việc tối ưu Thịng tin tắc nghẽn cấu tốc độ chịu đựng Router có thẻ giảm giá trị trường rate gói vận hành điểm làm việc tối ưu Để làm việc này, cần phải tự đặt vào bottle-node: giá trị thấp trường rate làm trạm nguồn điều chinh truyền giúp router hoạt động điểm làm việc tối ưu 7) Phục hói tác nghẽn router Dù cho cấu điều khiển tắc nghẽn có tránh tắc nghẽn cần có cách phục hồi từ điểm sập tắc nghẽn V í dụ dịng giao dịch có thê học tốc độ xác định 68 trước dòng trễ vòng lớn học chúng giảm Trong gian đoạn ngắn, gói đưa vào mạng nhiéu khả nàng truvền Dòng trễ vịng lớn học vé tốc độ mófi chúng, chi sau hết vịng, báo tin cho dịng khoảng thời gian ngắn thời gian trễ vòng Cơ chế điểu khiển cịn phải để khơng bắt mạng phải làm việc sức với thòng tin điều khiển tắc nghẽn Cơ cấu điểu khiển tắc nghẽn nêu cách tổng quan cho thấy khác chiến lược truyền thống dùng mạng chuyển mách gói khơng hướng kết nối: khơng dùng cửa sổ trượt, không dùng cách ước lượng thời gian trễ vịng, khơng dùng ack kiểu go-back-N Phần yếu công việc cấu thực bời router mạng Chúng quan sát tắc nghẽn mạng đo lường để giảm bớt tắc nghẽn Lớp vận chuyên giảm bớt phức tạp chế điều khiển lưu lượng dựa vào tốc độ chịu đựng dược router trả Chức nãng đo lường tốc độ chịu đựng router phần cáu 3.3 ĐIỂU KHIỂN TỐC ĐỘ TRONG G IAO THỨC TCP Ta nghiên cứu vấn đề điều khiển tốc độ sử dụng giao thức TCP, kỹ thuật làm tăng hiệu suất TCP end-to-end cách suốt bàng cách điều khiển tốc độ gửi trạm nauồn giao thức TCP “ Tốc độ” TCP nguồn xác định bời kích thước cửa sổ, thời gian trễ vòng, tốc độ gửi ack Điều khiển tốc độ TCP điều khiển mặt cách thay đổi trường số lượng ack kích thước cửa sổ điều chỉnh tốc độ ack Trên quan điểm lợi ích vé hiệu suất điều khiển tốc độ TCP tránh yếu tố bất lợi cho hiệu suất việc gói giảm thông lượng phải truyền lại trễ timeout cấp phát không công bàng thông lượng cho trạm nguồn Hơn nữa, điểu khiển tốc độ TCP tác động tốt đến hiệu suất cổ chai không phai cục chí làm việc trạm cuối khơng thích hợp Ta minh hoa khía cạnh thông qua so sánh RED TCP-ECN 69 Điều khiển tác nghẽn TCP thiết kế cho mạng tĩnh việc sử dụng tài nguyên đệm, băng thông kết nối end-to-end Dựa vào chiến lược đơn giản để phát gói liệu bị (timeout ack lặp lại 2-3 lần), TCP đốn tắc nghẽn giảm thơng lượng cùa người dùng Đặc biệt, thông lượng TCP hàm tỷ lệ nghịch với thời gian trễ vòng, trễ timeout bậc hai cùa xác suất gói (bỏ qua ảnh hưởng cửa sổ nhỏ timeout nhỏ): T = — ' Ị p RTT, tro n o c khơng phụ thuộc vào p, RTT, T ,= thông lượng kết nối i Pi= xác suất m ất gói RTT,=thời gian trễ vịng kết nối i Từ cơng thức này, thấy nhiệm vụ thuật toán điểu khiển lưu lượng TCP cách ấn định p, trễ hàng đợi (ảnh hưởng tới RTT,) để TCP đáp ứng đòi hỏi tận dụng, trễ hàng đợi, thông lượng người dùng Điểu khiển tốc độ TCP dựa vào thông tin tắc nghẽn sẵn có cổ chai để tinh tốn cấp phát tốc độ cho mồi kết nối TCP Sau làm cho cấp phát có hiệu lực cách điều khiển trường số lượng ack cửa sổ nhận phần tiêu để ack điều chỉnh tốc độ phát ack Từ giả thiết này, điểm lợi tiếp cận khả quan sát tốt cùa hệ thống điều khiển, từ dẫn tới khả nảng điéu khiển tốt Các thuật toán sử dụng để điều khiển tân dụng, trễ hàng đợi còng cấp phát Điếm cốt lõi cùa điều khiển tốc độ TCP là: Tính tốc độ cấp phát cho kết nối TCP Bắt buộc sử dụng tốc độ cấp phát cách vận dụng trường tiêu để tốc độ ack TCP 70 3.3.1 Thuật toán cấp phát tốc độ Thuật toán ỉ: Thuật toán cấpphát tốc độ Thuật toán cấp phát tốc độ chạy kết nối thiết lập, kết nối ngừng gửi, sau hết khoảng thời gian cập nhật (tham sổ' điểu chỉnh được) [6] Trước tiên, kết nối cấp tốc độ (B/N) Khi kết nối phát khơng tận dụng hết cấp phát (kết nối cổ chai), phần cấp phát dư thừa chuvển cho kết nối luôn sử dụng hết tốc độ cấp phát cho chúng (các kết nối đói) Bước lặp lại đến khơng cịn băng thơng dư để cấp phát, tất cà kết nối cổ chai Phương pháp gọi “ dùng nó” Đôi với kết nối i, gọi R, tốc độ đo được, A, tốc độ cấp phát Nếu N số lượng kết nối B dung lượng cổ chai, giá trị cấp phát ban đầu cho kết nối i Nêu R,