Nghiên cứu điều khiển tắc nghẽn đa đường cho các ứng dụng đa phương tiện trên internet

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET Mã số: Chủ nhiệm đề tài: TS Lê Tuấn Anh Bình Dƣơng, 2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN BÁO CÁO TĨM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET Mã số: Xác nhận đơn vị chủ trì đề tài (chữ ký, họ tên) Chủ nhiệm đề tài (chữ ký, họ tên) Bình Dƣơng, 2015 DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP Họ tên Lê Phong Dũ Đơn vị công tác lĩnh vực chuyên môn ĐH Trà Vinh, Giảng viên Nội dung nghiên cứu cụ thể đƣợc giao Lý thuyết mô i MỤC LỤC DANH SÁCH THÀNH VIÊN VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP i MỤC LỤC ii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU iv LỜI MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG - CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Giao thức TCP .2 1.1.1 Điều khiển tắc nghẽn TCP .2 1.1.2 Tín hiệu hồi đáp TCP 1.1.3 Cửa sổ tắc nghẽn 1.1.4 Tín hiệu tránh tắc nghẽn 1.1.5 Thuật toán truyền lại nhanh 1.2 Giao thức UDP 1.3 Giao thức điều khiển tắc nghẽn TFRC 1.3.1 Giao thức TFRC 1.3.2 Kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn TFRC .2 1.3.3 Gói tin báo cáo .2 1.3.4 Công Thức TFRC 1.3.5 Chức bên gửi liệu 1.3.6 Chức bên nhận liệu 1.4 Giao thức Multipath TCP 1.4.1 Một số khái niệm Multipath TCP 1.4.2 Hoạt động Multipath TCP 1.4.3 Thiết lập kết nối Multipath TCP 1.4.4 Điều khiển lưu lượng 1.4.5 Điều khiển luồng .4 1.4.6 Quản lý tín hiệu hồi đáp 1.4.7 Phục hồi gói tin bị 1.4.8 Điều khiển tắc nghẽn Multipath TCP (MPTCP) 1.4.9 Đóng kết nối 1.5 Các nghiên cứu gần .4 1.5.1 Giao thức MulTFRC .4 ii 1.5.2 Các nghiên cứu cho ứng dụng multimedia khác CHƢƠNG - THIẾT KẾ THUẬT TOÁN MULTIPATH TFRC .5 2.1 Tính tốc độ truyền đƣờng 2.1.1 Phát gói tin theo chế dupACK 2.1.2 Phát gói tin dupACK Time-out 2.2 Thuật toán MPTFRC .8 CHƢƠNG - ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG 12 3.1 Mô .12 3.2 Đánh giá giao thức theo tiêu chí 12 3.2.1 Tăng thông lượng 12 3.2.2 Chia sẻ công .13 3.2.3 Cân tắc nghẽn 14 3.2.4 Tốc độ liệu truyền mượt 15 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 iii TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Đơn vị: KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG THIN THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET - Mã số: - Chủ nhiệm: TS Lê Tuấn Anh - Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng nghệ Thơng tin - Thời gian thực hiện: tháng Mục tiêu: đến tháng Trong đề tài này, mở rộng thuật toán TFRC đơn đƣờng, đƣợc đặt tên MPTFRC, để hỗ trợ truyền liệu đồng thời đa đƣờng Internet Tính sáng tạo: Thuật toán mở rộng TFRC đơn đƣờng, đƣợc đặt tên MPTFRC, đƣợc thiết kế xuất phát từ mô hình phân tích TCP Reno gốc mức luồng kỹ thuật tránh đánh võng đƣờng mức gói Kết nghiên cứu: Các kết mơ chứng tỏ thuật tốn đề xuất MPTFRC khơng đảm bảo ba tiêu chí thiết kế thuật tốn đa đƣờng mà cịn cung cấp tốc độ liệu mƣợt MPTCP trì đƣợc chia sẻ công với luồng TCP Reno MPTCP có Bằng cách mơ nhiều mơ hình mạng với thơng số mạng khác nhau, đánh giá giao thức đề xuất theo tiêu chí nêu Đồng thời chúng tơi so sánh chia sẻ công tồn với giao thức khác có nhƣ TCP Reno, TFRC, MPTCP Sản phẩm: - Báo cáo phân tích iv - 01 báo khoa họ đăng Tạp chí Khoa học Trƣờng Đại học Cần Thơ, Số chuyên đề: Công nghệ Thông tin (2013): 180-189 - Hƣớng dẫn 01 Học viên cao học Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Thuật toán MPTFRC mang lại hiệu cao so với TFRC đơn đƣờng Đơn vị chủ trì (chữ ký, họ tên) Ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài (chữ ký, họ tên) v INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Congestion control in multipath protocol for multimedia applications Code number: Coordinator: Le Tuan Anh, PhD Implementing institution: Duration: from to Objective(s): We propose an extension algorithm of single path TFRC, named MPTFRC, designed from both the analytical model of TCP Reno at flow level and the technique of flappiness prevention between paths at packet level Creativeness and innovativeness: Current coupled multipath congestion control (MPTCP) was designed for backcompatibility with single-path TCP Reno and for general applications Research results: The simulation results demonstrate that the proposed MPTFRC algorithm not only satisfies the three design goals of multipath congestion control algorithm but also provides data rate smoother than that of MPTCP while preservingfair sharing to the existing TCP Reno and MPTCP flows Products: - Document - The 01 article was published at Can Tho University Journal, Information of Technology 2013, 180-189 - 01 master student was supperviced Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: vi LỜI MỞ ĐẦU Kiến trúc Multipath TCP [4] hay TCP đa đƣờng giao thức mở rộng thêm đặc điểm từ giao thức TCP, cho phép kết nối TCP phân chia thành nhiều đƣờng liệu đƣợc truyền đƣờng đồng thời Thuật toán điều khiển tắc nghẽn Multipath TCP (MPTCP) phải thỏa mãn ba tiêu chí (i) nâng cao thông lượng truyền, (ii) đảm bảo tính cơng luồng TCP có (iii) có khả cân tắc nghẽn: chuyển liệu từ đƣờng có tắc nghẽn nhiều sang đƣờng có tắc nghẽn Tuy nhiên, tốc độ truyền liệu Multipath TCP biến thiên lớn, không phù hợp cho ứng dụng multimedia mà chúng yêu cầu tốc độ liệu truyền mƣợt Để khắc phục khuyết điểm này, MulTFRC đƣợc đề xuất Nó phiên mở rộng TCP Friendly Rate Control (TFRC) vốn giao thức đơn đƣờng đƣợc thiết kế cho ứng dụng multimedia Do MulTFRC đƣợc thiết kế với giả định đƣờng có round trip time (RTT) mà thực tế xảy điều này, MulTFRC không đảm bảo thỏa mãn tiêu chí, khơng có khả bù khác biệt RTT Trong nghiên cứu này, đề xuất thuật toán mở rộng TFRC đơn đƣờng, đƣợc đặt tên MPTFRC, xuất phát từ mơ hình phân tích TFRC cải tiến để tránh đánh võng đƣờng mức gói Các kết mơ chứng tỏ rằng, thuật tốn đề xuất MPTFRC khơng đảm bảo ba tiêu chí mà cung cấp tốc độ liệu mƣợt MPTCP trì đƣợc chia sẻ cơng với TCP MPTCP có CHƢƠNG - CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giao thức TCP 1.1.1 Điều khiển tắc nghẽn TCP Điều khiển tắc nghẽn TCP dựa vào kích thƣớc cửa sổ Bên gửi liệu sử dụng kích thƣớc cửa sổ gửi ( ) để giới hạn số lƣợng gói tin thêm vào mạng trƣớc nhận đƣợc ACK Bên nhận liệu cung cấp thơng tin kích thƣớc cửa sổ ( ) bên gửi liệu để giới hạn số lƣợng liệu gửi Số lƣợng gói tin gửi đƣợc tính ) Cụ thể nhận đƣợc ACK, tăng kích thƣớc cửa sổ ( ), phát gói tin kích thƣớc cửa sổ giảm ( ) Mỗi bên gửi liệu nhận ACK xác nhận gói tin đƣợc gởi đến bên nhận liệu bên gửi liệu tăng kích thƣớc cửa sổ nhƣ sau , bên gửi liệu nhận dupACK (3 ACK) bên gửi liệu giảm kích thƣớc cửa sổ nhƣ sau 1.1.2 Tín hiệu hồi đáp TCP 1.1.3 Cửa sổ tắc nghẽn 1.1.4 Tín hiệu tránh tắc nghẽn 1.1.5 Thuật tốn truyền lại nhanh 1.2 Giao thức UDP 1.3 Giao thức điều khiển tắc nghẽn TFRC 1.3.1 Giao thức TFRC Tốc độ truyền liệu TCP thay đổi lớn nên không phù hợp cho ứng dụng multimedia Một biến thể đƣợc thiết kế cạnh tranh cơng với luồng TCP TFRC [17] Mục tiêu thiết kế TFRC khác so với TCP là: (i) khơng tích cực chiếm băng thơng mạng, tăng tốc độ gửi liệu chậm để thay đổi tốc độ gói tin; (ii) khơng giảm tốc độ gửi nửa phát gói tin TCP 1.3.2 Kỹ thuật điều khiển tắc nghẽn TFRC  Bên nhận liệu xác định tỉ lệ gói tin gửi thơng tin bên gửi liệu thơng qua gói tin báo cáo  Bên gửi liệu sử dụng thông tin phản hồi từ bên nhận liệu để đo  Tỉ lệ gói tin đƣợc đƣa vào phƣơng trình TFRC để tính  Bên gửi liệu sau điều chỉnh tốc độ truyền cho phù hợp 1.3.3 Gói tin báo cáo 1.3.4 Cơng Thức TFRC Thông lƣợng đƣợc đề xuất cho TFRC [17] điều kiện mạng ổn định 1.1 Do vòng độc lập với gói tin vịng khác, chuỗi biến ngẫu nhiên độc lập phân phối giống Xác suất tức gói tin gửi thành cơng trƣớc gói tin bị xảy Tức đƣợc xác định Từ (2) (4), ta có Đặt khoảng thời gian vịng thứ TDPr thứ Khi đó, thời gian TDPr thứ biến ngẫu nhiên độc lập với kích thƣớc cửa sổ, độc lập với vịng thứ (6) , biểu diễn = Cuối cùng, tính biểu thức cho , xem xét nhƣ tập hợp số vịng nhƣ Hình 2.2 kích thƣớc cửa sổ tăng đến với chu kỳ Từ (6), (11), (13), ta có (15) (16) Từ (1) (5), chúng tơi có: (20) 2.1.2 Phát gói tin dupACK Time-out Đặt khoảng thời gian trƣờng hợp gói tin dƣới dạng time-out khoảng thời gian trƣờng hợp gói tin dƣới dạng dupACK tổng thời gian đƣợc định nghĩa nhƣ sau Đặt số gói tin truyền khoảng thời gian , { chuỗi biến ngẫu nhiên Thơng lƣợng đƣợc tính nhƣ sau: } Đặt số TDPr khoảng thời gian Trong TDPr thứ , xác định giá trị số gói tin đƣợc gửi, khoảng thời gian, số vịng kích thƣớc cửa sổ Tƣơng tự, số gói tin gửi khoảng thời gian Xét khoảng thời gian có TDPr có TDPr kết thúc dƣới dạng dupACK TDPr cuối kết thúc dƣới dạng time-out Vì xác suất mà gói tin TDPr cuối dạng time-out, nên (21) Khi khơng phụ thuộc vào time-out, có nghĩa sử dụng lại (4) (16) Để tính thơng lƣợng (21) cần phải xác định , Đặt số gói tin gửi thành cơng vịng cuối đƣợc xác nhận ACK cho gói tin Giả sử xác suất mà gói tin nhận đƣợc ACK vịng gói tin thì: Giả sử xác suất mà gói tin nhận đƣợc ACK vịng cuối ( gói tin đƣợc gửi) phần cịn lại gói tin vịng Nếu có bị gói tin Đặt xác suất gói tin cửa sổ với kích thƣớc dƣới dạng time-out Xác suất có gói tin bị vịng kế cuối gói tin bị vòng cuối (22) Sau tính tốn, ta có: (24) Có xấp xỉ nhƣ sau: (25) Tiếp theo, xem xét gói tin đƣợc truyền hai chuỗi time-out liên tiếp Một chuỗi dạng time-out xảy có liên tiếp gói tin Do đó: đƣợc tính nhƣ sau: (26) Khoảng thời gian trung bình chuỗi time-out bao gồm việc truyền lại Thấy time-out kết thúc chuỗi có chiều dài với time-out trung bình theo sau có chiều dài [12] Khoảng thời gian chuỗi với time-out kết thúc đƣợc tính nhƣ sau: Tính Thế giá trị , , vào phƣơng trình (21) (30) Thuật tốn MPTFRC Trong q trình thiết kế MPTFRC, nhận thấy rằng, tốc độ truyền liệu MPTFRC cập nhật tăng, giảm theo cơng thức (30) xảy tƣợng đánh võng Hiện tƣợng đƣợc mô tả nhƣ sau: Giả sử MPTFRC truyền liệu hai đƣờng độc lập có băng thơng, độ trễ mức độ nghẽn mạng đánh võng đƣợc mơ tả là: liệu gần nhƣ truyền đƣờng khoảng thời gian ngẫu nhiên sau truyền đƣờng lại, lặp lại nhƣ Hiện tƣợng xuất thiết kế MPTCP [6] Để tránh tƣợng này, sử dụng kỹ thuật đƣợc đề xuất [5] thêm tham số đƣờng Thuật toán tăng tốc độ truyền đƣờng đƣợc trình bày thuật tốn Thuật toán 1: Thuật toán điều khiển tăng tốc độ đƣờng giao thức MPTFRC 2.2 ( < ) /  /   + ; Thuật toán điều khiển tăng tốc độ đƣờng r đƣợc thực tốc độ hành ( ) nhỏ tốc độ cần đạt ( ) thuật tốn đƣợc mô tả nhƣ sau: Bên nhận liệu đƣờng thu nhận số liệu, tính tốn tỉ lệ gói tin đƣờng chép nhãn thời gian (timestamp) bên gửi liệu (để bên gửi liệu xác định ) Sau gửi cho bên gửi liệu thơng qua gói tin báo cáo Tại bên gửi liệu, Subflow đƣờng dựa vào thơng tin báo cáo đầu nhận tính ƣớc lƣợng tốc độ đƣợc tính theo cơng thức (30), tốc độ hành đƣờng Tham số đƣợc thêm vào công thức (30) để tránh đánh võng đƣợc thực nhƣ sau: Đặt round-trip-time kích thƣớc cửa sổ đƣờng Tiếp theo cần xác định đƣờng có kích thƣớc cửa sổ lớn đƣờng tốt Công thức xác định đƣợc định nghĩa nhƣ sau: tập hợp đƣờng với kích thƣớc cửa sổ lớn nhất, tập hợp đƣờng mà đƣợc xem xét đƣờng tốt Để đảm bảo khơng đánh võng q trình truyền liệu, sử dụng tham số tránh đánh võng đƣờng nhƣ sau: Trong đó, tập hợp phần tử có nhƣng khơng có , phần tử rỗng tổng số đƣờng truyền liệu Khi Nếu đƣờng tốt có kích thƣớc cửa sổ lớn nhất, với Tuy nhiên, đƣờng tốt có kích thƣớc cửa sổ nhỏ, tức số dƣơng , số âm Sau đây, mơ đánh võng khơng có tham số tránh đánh võng tham số Mô đƣợc thực nhƣ Hình 2.5 Ở có luồng TCP Reno link để tạo lƣu lƣợng (background traffic) Hình 2.5 Mơ hình mạng kiểm tra đánh võng 3.0 Throughput (Mbps) 2.5 Path Path 2.0 Path 1.5 1.0 0.5 Path 0.0 3.0 20 40 60 80 100 Time (s) Throughput (Mbps) Hình 2.62.5Thơng lƣợng truyền liệu không sử dụng tham số Path1 Path2 2.0 Path 1.5 1.0 0.5 Path 0.0 20 40 60 80 100 Time(s) Hình 2.7 Thơng lƣợng truyền liệu sử dụng tham số Trong Hình 2.6 truyền liệu không sử dụng tham số tránh đánh võng Thông lƣợng truyền hai đƣờng thay đổi Đầu tiên thông lƣợng tăng nhanh đƣờng truyền thứ (path 2) sau bắt đầu giảm tốc độ, thông lƣợng truyền thay đổi truyền đƣờng (path 1) gần nhƣ truyền đƣờng khoảng thời gian ngẫu nhiên, tốc độ truyền hai đƣờng luân phiên thay đổi, tƣợng đánh võng xảy hai đƣờng Khi sử dụng tham số 10 tránh đánh võng khơng xuất đánh võng nhƣ Hình 2.7, tốc độ hai đƣờng truyền (path path 2) gần nhƣ suốt 100 giây mô 11 CHƢƠNG - ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG Mơ Để đánh giá thuật tốn MPTFRC đề xuất chƣơng 2, tiến hành mô công cụ mô mạng NS2-31 [15], chạy môi trƣờng hệ điều hành Ubuntu 10.4 Với tham số mơ nhƣ sau: kích thƣớc gói liệu 576 byte, sử dụng chế hàng đợi active RED, tốc độ lấy mẫu sau 500ms, kích thƣớc đệm băng thơng nhân với độ trễ 3.2 Đánh giá giao thức theo tiêu chí 3.2.1 Tăng thơng lượng Để đánh giá tiêu chí tăng thông lƣợng MPTFRC, mô hai đƣờng MPTFRC qua hai link nhƣ Hình 3.1(a), sau chúng tơi tiếp tục mơ riêng biệt luồng TFRC qua link nhƣ Hình 3.1(b) 3.1 (a) (b) Hình 3.1 Mơ hình mạng đánh giá tiêu chí tăng thông lƣợng 2.5 Path Sum Path Single-path TFRC Throughput (Mbps) 2.0 Sum MPTFRC 1.5 Single-path TFRC 1.0 0.5 20 40 60 80 100 Time (s) Hình 3.2 Tăng thơng lƣợng MPTFRC Kết Hình 3.2 cho thấy, thông lƣợng tổng hai đƣờng MPTFRC gần gấp đôi so với TFRC đơn đƣờng, tăng thông lƣợng đạt đƣợc nhƣ thuật toán điều khiển tắc nghẽn giao thức truyền đa đƣờng Việc tăng thông lƣợng MPTFRC so với TFRC đơn đƣờng phụ thuộc vào số lƣợng Subflow kết nối MPTFRC 12 3.2.2 Chia sẻ công Trong phần này, muốn đánh giá khả chia sẻ công MPTFRC so với giao thức có nhƣ: TCP Reno, TFRC đƣờng truyền cổ chai Mô gồm hai mơ hình mạng nhƣ Hình 3.3 (a) (b) Hình 3.3 Mơ hình mạng mơ tiêu chí chia sẻ công 5.0 MPTFRC path Sum MPTFRC 4.5 MPTFRC path Single-path TFRC Throughput (Mbps) 4.0 3.5 Single-path TFRC Sum MPTFRC 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Single-path TCP 05.0 50 100 Sum MPTFRC 150 200 Time (s) 4.5 Throughput (Mbps) Hình 3.4 Thơng lƣợng chia sẻ cơng MPTFRC với 4.0 TFRC 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 MPTFRC path Sum MPTFRC 0.5 MPTFRC path Single-path TCP 13 0.0 50 100 150 Time (s) Hình 3.5 Thơng lƣợng chia sẻ cơng MPTFRC với TCP Reno 200 Hình 3.4 cho thấy, hai đƣờng MPTFRC cạnh tranh với luồng TFRC nhƣ Hình 3.3(a), nhƣng hai đƣờng MPTFRC khơng tích cực chiếm thông lƣợng đƣờng TFRC Thông lƣợng hai đƣờng MPTFRC gần nửa so với thông lƣợng đƣờng TFRC Kết đo đƣợc trung bình (khơng trình bày nghiên cứu này) là: , nên đƣa vào cơng thức (30) tốc độ đƣờng 1/2 so với TFRC (vì chúng có chung RTT, băng thơng trải qua mức độ tắc nghẽn) Trƣờng hợp hai đƣờng MPTFRC cạnh tranh công với đƣờng TCP nhƣ Hình 3.5 Tổng thơng lƣợng hai đƣờng MPTFRC gần với thông lƣợng đƣờng TFRC đơn đƣờng, nhƣ TCP đơn đƣờng cạnh tranh qua link Tức MPTFRC chia sẻ công với kết nối TFRC TCP Reno Bởi cơng thức TFRC đƣợc rút từ TCP Reno (hay thông lƣợng TFRC tƣơng đƣơng TCP Reno) nên khơng khó để giải thích tổng thông lƣợng MPTFRC hai đƣờng truyền tƣơng đƣơng với thông lƣợng TCP Reno điều kiện mạng 3.2.3 Cân tắc nghẽn Trong phần này, đánh giá tiêu chí cân tắc nghẽn mơ hình mạng Hình 3.7 Mơ hình mạng gồm kết nối MPTFRC có đƣờng: path path Trong path cạnh tranh với đƣờng TFRC, có n= 20 luồng qua link 1, tốc độ C1 = 15Mbps, độ trễ D1 = 10ms; path cạnh tranh với đƣờng TFRC qua link có m= 12 luồng, tốc độ C2 = 15Mbps, độ trễ D2 = 30ms Chúng tạo 20 luồng TFRC link để mức độ tắc nghẽn cao đƣờng thứ (path 1) Hình 3.7 Mơ hình mạng mơ tiêu chí cân tắc nghẽn Bảng 3.1 Tỉ lệ gói tin path path Path Path 14 Vì tỉ lệ gói tin > , tức luồng MPTFRC tập trung truyền thơng lƣợng vào path chính, để đạt đƣợc tiêu chí tăng thơng lƣợng, MPTFRC gửi nhiều tốt path tốc độ truyền liệu path gần nhƣ không, nhƣng tổng thông lƣợng MPTFRC xấp xỉ thông lƣợng đƣờng tốt TFRC (Single-path TFRC2) Hình 3.8 MPTFRC path MPTFRC path Sum MPTFRC Single path TFRC Single path TFRC Throughput (Mbps) Sum MPTFRC Single path TFRC Single path TFRC MPTFRC path MPTFRC Path 0 50 100 150 3.2.4 Tốc độ liệu truyền mượt Time (s) Một mục tiêu quan trọng thiết kế giao thức cho ứng dụng Hình 3.8 Thơng lƣợng cân tắc nghẽn MPTFRC với TFRC multimedia mƣợt tốc độ truyền liệu Đánh giá tốc độ mƣợt liệu truyền sử dụng mơ hình mạng Hình 3.9 (a) (b) Hình 3.9 Mơ hình mạng đánh giá tiêu chí tốc độ liệu truyền mƣợt 4.5 MPTCP path 4.0 MPTCP path Sum MPTCP Sum MPTCP Throughput (Mbps) 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 15 1.0 MPTCP path MPTCP path 0.5 50 100 Time (s) 150 200 4.5 4.0 Throughput (Mbps) 3.5 Sum MPTFRC 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 MPTFRC path MPTFRC path MPTFRC path Sum MPTFRC 0.5 MPTFRC path 0.0 50 100 150 200 Time (s) Hình 3.11 Tốc độ liệu truyền mƣợt MPTFRC Sự mƣợt tốc độ truyền liệu hai đƣờng MPTCP có dao động lớn nhƣ Hình 3.10, tốc độ truyền liệu liên tục thay đổi Vì MPTCP, thuật toán điều chỉnh tốc độ giai đoạn giảm tƣơng tự nhƣ TCP nên tốc độ có dao động lớn Ngƣợc lại, mƣợt tốc độ truyền liệu hai đƣờng MPTFRC nhƣ Hình 3.11, thơng lƣợng tăng chậm so với MPTCP, nhiên tốc độ truyền MPTFRC thay đổi, biên độ thay đổi nhỏ Do đó, MPTFRC đề xuất phù hợp cho ứng dụng yêu cầu thông lƣợng truyền mƣợt thay đổi tốc độ thƣờng xuyên Tiếp theo, mô so sánh tốc độ truyền liệu mƣợt hai đƣờng MPTFRC hai đƣờng MPTCP song song qua hai link link có độ trễ D= 40ms tốc độ C= 4Mbps nhƣ Hình 3.12 16 Sum MPTCP Sum MPTFRC Throughput(Mbps) Sum MPTFRC 50 Sum MPTCP 100 150 200 Time (s) Hình 3.13 Tốc độ liệu truyền mƣợt hai đƣờng MPTFRC hai đƣờng MPTCP truyền song song Kết Hình 3.14 cho thấy rằng, tốc độ truyền liệu hai đƣờng MPTCP MPTFRC qua hai link song song gần nhƣ tƣơng đƣơng Tuy nhiên, thay đổi tốc độ MPTFRC tƣơng đối chậm, tốc độ thay đổi hai lần liên tiếp không lớn Cụ thể xem xét thời gian từ giây 100 đến giây 150, biên độ dao động tốc độ MPTCP lớn so với MPTFRC Đồng thời, qua kết mô cho thấy hai Subflow hai đƣờng MPTFRC chia sẻ công tồn với hai Subflow hai đƣờng MPTCP 17 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong nghiên cứu này, trình bày kỹ thuật mở rộng điều khiển tắc nghẽn cho ứng dụng multimedia giao thức truyền đơn đƣờng vào giao thức truyền đa đƣờng Cải tiến giao thức bao gồm xác định trọng số động nhằm điều chỉnh thông lƣợng gửi liệu đƣờng nhiều điều kiện mạng khác Trọng số động MPTFRC điều chỉnh lƣu lƣợng tỉ lệ nghịch với mức độ tắc nghẽn mạng, để dễ dàng đạt đƣợc tiêu chí nêu bao gồm: (i) nâng cao thông lượng truyền, (ii) đảm bảo chia sẻ công luồng TCP có; (iii) có khả cân tắc nghẽn; (iv) tốc độ liệu truyền mượt Tuy nhiên, cài đặt mức gói, thiết kế ban đầu không cho kết mong muốn, đánh võng mức gói (các đƣờng sử dụng đồng thời đƣờng có điều kiện mạng nhƣ băng thơng, độ trễ) Để sử dụng đƣờng truyền không bị đánh võng đƣờng đƣợc thực cách tính tham số tránh đánh võng đƣờng dựa đƣờng có kích thƣớc cửa sổ lớn đƣờng tốt trình truyền liệu Mặc dù vậy, khơng làm thay đổi tốn gốc ban đầu Bằng cách mơ nhiều mơ hình mạng với thông số mạng khác nhau, đánh giá giao thức đề xuất theo tiêu chí nêu Đồng thời so sánh chia sẻ công tồn với giao thức khác có nhƣ TCP Reno, TFRC, MPTCP Trong nghiên cứu này, tập trung vào MPTFRC nên chƣa xem xét đánh giá ảnh hƣởng RTT, băng thông lên thứ tự gói tin đầu nhận, đặc biệt trƣờng hợp RTT lớn băng thông đƣờng truyền thấp Trong cài đặt mô phỏng, tập trung cài đặt thuật tốn điều khiển tắc nghẽn thay cài đặt đầy đủ chức thiết lập trao đổi địa chỉ, thêm luồng vào kết nối Để đánh giá đầy đủ thực tế hơn, tiến hành thực nghiệm mơ hình mạng thực tƣơng lai để đánh giá vấn đề điều phối gói tin xếp thứ tự gói tin 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] A Ford, C Raiciu, (2011), “TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Addresses”, Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 6824 [2] B Wang, W Wei, Z Guo, and D Towsley, (2009), “Multipath live streaming via TCP: Scheme, performance and benefits”, ACM Trans, vol 5, no [3] C.Raiciu, M.Handly, D.Wischik, (2011), “Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols ”, Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 6356 [4] C.Raiciu, A Ford, S.Barre, (2011), “Architectural Guidelines for Multipath TCP Development”, Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 6182 [5] D Damjanovic and M Welzl, (2011), “An Extension of the TCP Steady-State Through-put Equation for Parallel Flows and Its Application in MulTFRC” IEEE/ACM Trans, vol 19, no 6, pp 1676 - 1689 [6] Damon Wischik, Costin Raiciu, Adam Greenhalgh, Mark Handley, (2011), “Design, implementation and evaluation of congestion control for multipath TCP”, in Proc of the 8th USENIX NSDI Conf [7] Damon Wischik, Costin Raiciu, Mark Handley, (2010), “Balancing Resource Pooling and Equipoise in Multipath Transport”, in Proc of the 7th USENIX NSDI Conf [8] Damon Wischik, Mark Handley, Costin Raiciu, (2009), “Control of Multipath TCP and Optimization of Multipath Routing in the Internet”, Network Control and Optimization, Springer-Verlag, pp 204-218 [9] Ford, et al (2012), “TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Address”, Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 6181 [10] J Postel, (1980), “User Datagram Protocol”, Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 768 [11] J.-W Park, R Karrer, and J Kim, (2011) “TCP-ROME: A transport-layer parallel streaming protocol for real-time online multimedia environments", Communications and Networks Journal, vol 13, no 3, pp 277 – 285 19 [12] Jitendra Padhye, Victor Firoiu, Don Towsley, Jim Kurose, (1998),” Modeling TCP Throughput: ASimple Model and its Empirical Validation”, ACM SIGCOMM, vol 28, pp 303-314 [13] Le Tuan Anh, (2012), “Coordinated Congestion Control Algorithms for Multipath Transport Protocol”, PhD thesis at Kyung Hee University, Korea [14] M Allman, S Floyd, C Partridge, (2002), “Increasing TCP's Initial Window”, Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 3390 [15] NS-2 network simulator 2, “http://www.isi.edu/nsnam/ns/” [16] Ramin Khalili, Nicolas Gast, Miroslav Popovic, Utkarsh Upadhyay, Jean-Yves Le Boudec, (2012), ”MPTCP is not Pareto-Optimal: Performance Issues and a Possible Solution” ACM 978-1-4503-1775 [17] S Floyd, M Handley, (2008) “TCP Friendly Rate Control (TFRC): Protocol Specification”, Network Working Group, RFC 5348 [18] S Floyd, M Handley, J Padhye, and J Widmer, (2000), “Equation-based congestion control for unicast applications", SIGCOMM Comput Commun Rev, vol 30, pp.43-56 [19] S Tullimas, T Nguyen, R Edgecomb, and S.-c Cheung, (2008), “Multimedia streaming using multiple TCP connections," ACM Trans Multimedia Comput Commun Appl., vol 4, no 2, pp 121-120 [20] X Zhu, P Agrawal, J P Singh, T Alpcan, and B Girod, (2009) “Distributed rate allocation policies for multihomed video streaming over heterogeneous access networks", ACM Trans Multi., vol 11, no 4, pp 752-764 20 ... CÔNG NGHỆ THÔNG THIN THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET - Mã số: - Chủ nhiệm: TS Lê... BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN ĐA ĐƢỜNG CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐA PHƢƠNG TIỆN TRÊN INTERNET Mã số: Xác nhận đơn vị chủ trì đề tài (chữ ký, họ... Tiêu chí 3: cân tắc nghẽn nghĩa kết nối giao thức đa đƣờng dịch chuyển liệu từ đƣờng có tắc nghẽn nhiều sang đƣờng có tắc nghẽn đảm bảo hai tiêu chí 1.4.9 Đóng kết nối 1.5 Các nghiên cứu gần 1.5.1