Dưới đây, chúng tôi so sánh một số đặc điểm chính của snoop TCP với hai phương pháp cải thiện hiệu năng TCP khác, cũng thuộc loại giải pháp phát lại cục bộ trên chặng không dây, đảm bảo ngữ nghĩa đầu cuối - đầu cuối của TCP.
1. Phương pháp TULIP (Transport Unaware Link Improvement Protocol) được
đề xuất trong [12], được công bố năm 1999. Điểm khác snoop TCP: phát lại nhưng không nhận biết về sự hoạt động của giao thức TCP ở tầng trên.
• Ưu điểm so với snoop TCP: không đòi hỏi trạm cơ sở phải duy trì các thông tin về trạng thái của các kết nối; do đó giảm chi phí tài nguyên của hệ thống; có thể
áp dụng cho mạng không dây nhiều chặng, không sử dụng trạm cơ sở.
• Nhược điểm so với snoop TCP: được thực hiện tại tầng lên kết dữ liệu, nhưng
đòi hòi phải có sự tương tác với các giao thức tầng MAC bên dưới và IP bên trên, vi phạm nguyên tắc giao thức giữa các tầng không tương tác với nhau và phức tạp hơn snoop TCP nhiều. TUPIP phải được cài đặt trên tất cả các máy tính của mạng không dây; với snoop TCP, chỉ cần cài đặt snoop agent ở trạm cơ sở.
• Hiệu năng so với snoop TCP: các tác giả của [12] đã so sánh hiệu năng giải pháp của họ với snoop TCP, trong đó kết quả nhận được từ thí nghiệm mô
phỏng tương tự thí nghiệm của chúng tôi (trên 4a) cho thấy, hiệu năng về thông lượng của TULIP cao hơn snoop TCP, nhưng không nhiều, cỡ vài phần trăm. 2. Phương pháp WTCP (Wireless TCP) được đề xuất trong [34] (“Effect of Local
Retransmission at Wireless Access Points on the Round Trip Time Estimation of TCP”) được công bố năm 1998.
• Ưu điểm so với snoop TCP: có hầu hết các ưu điểm của snoop TCP và có thêm một ưu điểm nữa là che giấu thời gian các gói tin chờ được phát lại cục bộ ở
trạm cơ sở tốt hơn snoop TCP, giảm khả năng xảy ra tương tác đồng hồ (xem mục 5.1).
• Nhược điểm so với snoop TCP: Giao thức WTCP cài đặt ở trạm cơ sở phải sửa đổi trường nhãn thời gian (timestamp) trong tất cả các gói tin IP gửi từ mạng có dây (Internet) cho bên nhận ở mạng không dây để che giấu thời gian chờ phát lại cục bộ, do đó vi phạm nguyên tắc giao thức giữa các tầng không tương tác với nhau và không thể áp dụng được nếu tầng IP áp dụng các cơ chế bảo mật.
• Hiệu năng so với snoop TCP: các tác giả của [34] cũng đã so sánh giải pháp của họ với snoop TCP và cho biết rằng: trong trạng thái đường truyền tốt, hiệu năng của hai giải pháp là như nhau, trong trạng thái đường truyền xấu, WTCP có hiệu năng cao hơn snoop TCP nhưng lại có goodput thấp hơn (goodput ở đây
được định nghĩa là tỉ số của số byte truyền thành công trên tổng số byte truyền
KẾT LUẬN
Mục tiêu chính của luận án này là nghiên cứu các phương pháp đánh giá và cải thiện hiệu năng giao thức TCP cho mạng máy tính có đường truyền không dây. Dựa trên cơ sở so sánh ưu, nhược điểm của các phương pháp, chúng tôi đã chọn một phương pháp có nhiều ưu điểm nhất để nghiên cứu sâu, cải tiến, nâng cao hiệu năng của nó. Đó là Snoop TCP, một giải pháp mới nhằm cải thiện hiệu năng của giao thức TCP trong mạng có đường truyền không dây là chặng cuối cùng của kết nối giữa người gửi và người nhận. Chúng tôi đã sử dụng phương pháp mô phỏng, để
khảo sát tỉ mỉ hiệu năng của giao thức TCP. Trong luận án này, chúng tôi quan tâm
đến hai độ đo hiệu năng là thông lượng và độ trễ trung bình của gói tin khi đi qua mạng, chủ yếu là thông lượng.
Chúng tôi đã đạt được các kết quả cụ thể như sau:
1. Sử dụng lý thuyết Hàng đợi để tính toán định lượng hiệu năng hai cơ chế kiểm soát lỗi đầu cuối - đầu cuối và kiểm soát lỗi theo chặng. Thông qua việc so sánh các kết quả, có thể khẳng định rằng: phát lại cục bộ trên chặng không dây (như
trong snoop TCP) là thích hợp nhất, sử dụng được ưu điểm của cả hai cơ chế. 2. Nghiên cứu các cơ chế cải thiện hiệu năng TCP trong mạng có đường truyền
không dây; so sánh ưu, nhược điểm của các phương pháp. Các kết quả nghiên cứu này là cơ sởđể chúng tôi lựa chọn snoop TCP, một phương pháp có nhiều
ưu điểm hơn các phương pháp khác và đi sâu nghiên cứu và đề xuất cải tiến nó. Về vấn đề ước lượng thời gian khứ hồi cục bộ nhằm phát lại một cách thông minh, chúng tôi đã đưa ra các giải thích, lập luận và đề xuất của mình (mục 5.3.3); đề xuất của chúng tôi đã được thực hiện bằng mô phỏng và giúp cải thiện hiệu năng snoop TCP một cách đáng kể (kết quả 5 dưới đây).
3. Xác định thời gian mô phỏng cần thiết đối với mạng mô phỏng Snoop TCP. Đây là một vấn đề quan trọng và cần phải thực hiện trước khi tiến hành các nghiên cứu khác bằng mô phỏng. Trong phạm vi hiểu biết của chúng tôi, cho tới nay, mặc dù đã có nhiều bài báo công bố các kết quả nghiên cứu bằng mô phỏng về
4. Đánh giá hiệu năng của Snoop TCP với các mức độ lỗi đường truyền khác nhau. Chúng tôi đã tiến hành mô phỏng để đánh giá định lượng và so sánh hiệu năng của Snoop TCP và TCP thông thường ứng với các mức độ lỗi khác nhau của
đường truyền không dây. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, so với TCP thông thường, Snoop TCP ưu việt hơn.
5. Nghiên cứu bằng mô phỏng ảnh hưởng của độ dài đơn vị thời gian của đồng hồ
phát lại (tham số snoopTick) lên hiệu năng của Snoop TCP. Từ các kết quả nhận
được, chúng tôi đưa ra đề xuất nên chọn giá trị của snoopTick bằng hai lần thời gian khứ hồi cục bộ, trên chặng đường truyền không dây. Với giá trị mà chúng tôi đề xuất, thông lượng chuẩn hoá của Snoop TCP tăng lên 1,58 lần so với Snoop TCP chưa được cải tiến, mà không bị sụt giảm đột ngột khi trạng thái
đường truyền xấu kéo dài. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Trên cơ sở các kết quảđã đạt được, chúng tôi dự kiến sẽ tiếp tục nghiên cứu các vấn đề sau:
1. Tiếp tục tinh chỉnh các thuật toán đã được cài đặt trong Snoop agent, đặc biệt là các tham số được sử dụng để tính thời gian khứ hồi một cách thông minh trên chặng không dây. Thí dụ nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số làm trơn của bộ lọc
α lên hiệu năng của Snoop TCP ứng với các mức độ lỗi đường truyền khác nhau.
2. Nghiên cứu hiệu năng của Snoop TCP trong trường hợp từ trạm cơ sở đến máy tính di động có một số chặng đường truyền không dây (trên 1 chặng).
3. Nghiên cứu các phương pháp cải thiện hiệu năng của TCP hoặc các giao thức có chức năng tương tự, trong mạng không dây và đánh giá hiệu năng của chúng bằng mô phỏng.
4. Nghiên cứu các cơ chế điều khiển lưu lượng và điều khiển khắc phục lỗi trong các mạng không dây mới xuất hiện và ngày càng được sử dụng phổ biến, như: Adhoc networks, Sensor networks v.v.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Nguyễn Đình Việt (2002), “So sánh hiệu năng của các kế hoạch kiểm soát lỗi trong mạng truyền thông máy tính”, Tạp chí Tin học và Điều khiển học, 18(1), 87-96. Báo cáo tại Hội thảo Quốc gia: Các vấn đề chọn lọc của CNTT.(Hải Phòng 6/2001).
2. Nguyen Dinh Viet (2002), “TCP Enhancements and Performance Over Networks with Wireless Links”, Journal of Computer Science and Cybernetics, 18(2), 187-200.
3. Nguyen Dinh Viet (2002), “Simulation-based Evaluation of Performance of a Snoop TCP Scheme Over Network with Wireless Links”, Journal of Computer Science and Cybernetics, 18(4), 339-346.
4. Vũ Duy Lợi, Nguyễn Đình Việt (2002), "Điều khiển lưu lượng số liệu trong mạng thông tin máy tính", Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia: Các vấn đề chọn lọc của CNTT, (Hải Phòng 6/2001), 104-112, NXB Khoa học Kỹ thuật.
5. Vũ Duy Lợi, Nguyễn Đình Việt (2003), "Đánh giá hiệu suất hoạt động của Snoop TCP trong mạng không đồng nhất bằng phương pháp mô phỏng", Kỷ yếu Hội thảo Khoa học Quốc gia lần thứ nhất về Nghiên cứu, Phát triển và Ứng dụng Công nghệ Thông tin và Truyền thông (ICT.rda), Hà nội, 22-23/2/2003, 429-436, NXB Khoa học Kỹ thuật.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
A. TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
[1] Nguyễn Đình Việt (2002), “So sánh hiệu năng của các kế hoạch kiểm soát lỗi trong mạng truyền thông máy tính”, Tạp chí Tin học và Điều khiển học, 18(1), 87-96.
[2] Vũ Duy Lợi, Nguyễn Đình Việt (2002), "Điều khiển lưu lượng số liệu trong mạng thông tin máy tính", Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia: Các vấn đề chọn lọc của CNTT, (Hải Phòng 6/2001), 104-112, NXB Khoa học Kỹ thuật.
[3] Vũ Duy Lợi, Nguyễn Đình Việt (2003), "Đánh giá hiệu suất hoạt động của Snoop TCP trong mạng không đồng nhất bằng phương pháp mô phỏng", Kỷ yếu Hội thảo Khoa học Quốc gia lần thứ nhất về Nghiên cứu, Phát triển và Ứng dụng Công nghệ Thông tin và Truyền thông (ICT.rda), Hà nội, 22-23/2/2003, 429-436, NXB Khoa học Kỹ thuật.
B. TÀI LIỆU TIẾNG ANH
[4] A. Bakre and B. R. Badrinath (1995), “Handoff and system support for indirect TCP/IP”, Proc. 2nd Usenix Symp. Mobile and Location-Independent Computing, Apr. 1995.
[5] A. Bakre and B. R. Badrinath (1995), “I-TCP: Indirect TCP for Mobile hosts”, IEEE 1995, 1063-6927/95.
[6] A. Bakre and B. R. Badrinath (1997), “Implementation and Performance Evaluation of Indirect TCP”, IEEE Transaction on Computer, 46(3), March 1997.
[7] Amit Bhargava, James F. Kurose, Don Towsley and Guy Vanleemput (Dec. 1988), “Performance Comparison of Error Control Schemes in High-Speed Computer
Communication Networks”, IEEE Journal on Selected Area in Communications, 6(9), 1565-1575.
[8] Andrew S. Tanenbaum (2003), Computer Networks, Prentice Hall, New Jersey, Fourth Edition.
[9] Bikram S. Bakshi, P. Krishna, N. H. Vaida, D. K. Pradhan (1996), "Improving performance of TCP over wireless networks", Texas A&M University Technical Report, TR-96-014, May 1996.
[10] Cerf V., R. Kahn (1974), "A Protocol for Packet Network Intercommunication", IEEE Transactions on Communications, 22(5), 637-648, May 1974.
[11] Chadi Barakat, Eitan Altman, and Walid Dabbous (2000), “On TCP Performance in a Heterogeneous Network: A Survey”, IEEE Communications Magazine, January 2000, 40-46.
[12] Christina Parsa, and J. J. Garcia-Luna Aceves (1999), “TULIP: A Link-Layer Protocol for Improving TCP over Wireless Links”, IEEE 1999, 1253-1257.
[13] David R. Smith (1995), “Application of the Fritchman Error Model to New Error Parameters”, IEEE 1995, 0-7803-2489-7/95, 286-292. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[14] George Xylomenos and George C. Polyzos, Petri Mähönen and Mika Saaranen (2001), “TCP Performance Issues over Wireless Links”, IEEE Communications Magazine, April 2001, 52-58.
[15] G. T. Nguyen, R. H. Katz, B. D. Noble, and M. Satyanarayanan (1996), “A trace- based approach for modeling wireless channel behavior”, Proc. Winter Simulation Conf., Dec. 1996.
[16] H. Balakrishnan, S. Seshan, and R. H. Katz (1995), “Improving reliable transport and handoff performance in cellular wireless networks”, ACM Wireless Networks, 1, Dec. 1995.
[17] H. Balakrishnan, Venkata N. Padmanabhan (2001), “How Network Asymmetry Affects TCP”, IEEE Communication Magazine, Apr. 2001, 60-67.
[18] H. Balakrishnan, Venkata N. Padmanabhan, Srinivasan Seshan, and Randy H. Katz (1997), “A Comparison of Mechanisms for Improving TCP Performance over Wireless Links”, IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING, 5(6), DECEMBER 1997.
[19] H. Chaskar, T. V. Lakshman, U. Madhow (1996), “On the Design of Interfaces for TCP/IP over Wireless”, IEEE.
[20] Hiashi Kobayashi (1978), Modeling and Analyis: An Introduction to System Performance Evaluation Methodology, Addition-Wesley, Massachusetts. [21] http://www-mash.cs.berkeley.edu/vint/xgraph
[22] http://www.isi.edu/nsnam/vint
[23] http://www.isi.edu/nsnam/
[24] http://www.geocities.com/tracegraph/
[25] J. Rendon, F. Casadevall, D. Serarols, and J. L. Faner (2001), “Analysis of Snoop TCP protocol in GPRS system”, IEEE 2001, 0-7803-6728-6/01.
[26] Jacobson V. (1988), “Congestion Avoidance and Control,” Proceeding of SIGCOMM ’88, (Stanford, CA, Aug. 1988), ACM.
[27] Jacobson V. (1990), “Modified TCP Congestion Avoidance Algorithm,” Technical report, 30 Apr. 1990, URL ftp://ftp.ee.lbl.gov/email/vanj.90apr30.txt.
[28] JAIN, R., RAMAKRISHNAN, K., AND CHIU, D. M (1997). “Congestion avoidance in computer networks with a connectionless network layer”. Tech. Rep. DEC-TR-506, Digital Equipment Corporation, June 1. 1997.
[29] Jian-Hao Hu, Kwan L. Yeung (2001), “FDA: A Novel Base Station Flow Control Scheme for TCP over Heterogeneous Networks”, IEEE INFOCOM 2001, 142-151. [30] Jochen H. Schiller (2000), Mobile Communications, Addition-Wesley, London. [31] John D. Spragins, Joseph L. Hammond, Krzysztof Pawlikowski (1991),
Telecommunications: Protocols and Design, Addition-Wesley, New York.
[32] John J. Lemmon (2002), “Wireless Link Statistical Bit Error Model”, NTIA Report 02- 394, U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE, June 2002.
[33] K. Fall and S. Floyd (1996), "Simulation-based Comparisons of Tahoe, Reno, and Sack TCP", Computer Communication Review.
[34] K. Ratnam and I. Matta (1998), “Effect of Local Retransmission at Wireless Access Points on the Round Trip Time Estimation of TCP”, Proc. IEEE 31st Annual Simulation Symposium ‘98, Boston, MA, April 1998.
[35] Lawrence S. Brakmo, Sean W. O’Malley, Larry L. Peterson (1994), “TCP Vegas: New Techniques for Congestion Detection and Avoidance”, SIGCOMM 94, 8/94, London, England.
[36] Lawrence S. Brakmo, Larry L. Peterson (1995), “TCP Vegas: End to End Congestion Avoidance on a Global Internet”, IEEE Journal on Selected Area in Communications,
13(8).
[37] Lee Breslau, Deborah Estrin, Kevin Fall, Sally Floyd, John Heidemann, Ahmed Helmy, Polly Huang, Steven McCanne, Kannan Varadhan, Ya Xu, Haobo Yu (May 2000), “Advances in Networks Simulation”, IEEE.
[38] Leonard Kleinrock (1976), Queueing systems, Volume II: Computer Applications, John Wiley&Sons, New York.
[39] Leonard Kleinrock (1993), “On the Modeling and Analysis of Computer Networks”,
[40] Matthew Mathis, Jamshid Mahdavi, Sally Floyd, and Allyn Romanow (1996), “TCP Selective Acknowledgement option (and related changes) for FreeBSD”. (Internet draft, work in progress), 1996.
[41] Mischa Schwartz (1987), Telecommunication Networks: Protocols, Modeling and Analysis, Addition-Wesley, Massachusetts.
[42] Nguyen Dinh Viet (2002), “TCP Enhancements and Performance Over Networks with Wireless Links”, Journal of Computer Science and Cybernetics, 18(2), 187-200. [43] Nguyen Dinh Viet (2002), “Simulation-based Evaluation of Performance of a Snoop
TCP Scheme Over Network with Wireless Links”, Journal of Computer Science and Cybernetics, 18(4), 339-346.
[44] P. Schweitzer and S. Lam (Nov. 1976), “Buffer overflow in a store and forward network node”, IBM J. Res. Develop, 542-550. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[45] Phil Karn (1991). “Improving Round-Trip Time Estimates in Reliable Transport Protocols”, ACM Transactions on Computer Systems, 9(1), 361-373.
[46] Qi Bi, George I. Zysman, and Hank Menkes (2001), “Wireless Mobile
Communications at the Start of the 21st Century”, IEEE Communications Magazine, January 2001, 110-116.
[47] R. Yavatkar and N. Bhagwat (1994), “Improving end-to-end performance of TCP over mobile internetworks”, Mobile 94, Workshop Mobile Computing Syst. Appl.,
Dec. 1994.
[48] Ramón Cáceres and Liviu Iftode (1995), “Improving the performance of reliable transport protocols in mobile computing environment”, IEEE Journal of Selected Area of Comm., 13(6).
[49] RFC-793, Arpanet Working Group Requests For Comment, DDN Network
Information Center. Transmission Control Protocol Specification. SRI International, Menlo Park, CA, Sept. 1981.
[50] Snoop agent source codes: …/ns-2.1b9/tcl/lan/ns-ll.tcl; …/ns-2.1b9/tcp/snoop.h, snoop.cc.
BẢNG CHÚ GIẢI (INDEX)
B
biên nhận (ack, acknowledgement), 16 biên nhận một phần (partial ack), 86
C
chặng (hop), 62
chạy theo vết (trace-driven), 54 chứa và chuyển tiếp (store-and-
forward), 20
chuyển cuộc gọi (handover, handoff), 3
chuyển mạch gói (packet switching), 8 cửa sổ trượt (sliding window), 15
D
đầu cuối-đầu cuối (end-to-end), 11
điều khiển lưu lượng (flow control), 8
điều khiển tắc nghẽn (congestion control), 11 định tuyến (routing), 11 đồng hồ phát lại (retransmit timer), 5 dừng và chờ (stop-and-wait), 95 H hành vi (behaviour), 15 hết giờ (time-out, timeout), 20 hết giờđể phát lại (retransmit timeout), 30 hiệu năng (performance), 3 hình trạng ( tô-pô, topology), 27 hướng kết nối (connection oriented),
13
K
kết nối (connection), 23 khách hàng (customer), 43
không hướng kết nối (connectionless), 13
L
lưu lượng (traffic), 55
M
mạch ảo (VC, virtual circuit), 59 máy tính trên mạng (endnode), 22 mô hình sinh lỗi (error model), 55 mô phỏng tương tác với mạng thực (emulation), 55 N ngữ nghĩa đầu cuối - đầu cuối (end-to- end semantics), 97 người phục vụ (server), 43 R (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
rút lui (back off, backoff), 27
S
sự chặn (blocking), 45
sửa lỗi ở phía trước (FEC), 95
T
tế bào (cellular), 34
theo chặng (link-by-link), 61
thời gian trễ (delay time, Delay), 40 thời gian trễ khứ hồi (round trip time),
82
thông lượng (throughput), 40 thông lượng chuẩn hoá (normalized
throughput), 48
thực thể cuối (endpoint), 32 tính hữu dụng (utilization), 8
tính sẵn sàng sử dụng (availability), 8 trạm cơ sở (base station), 57
triển khai thực hiện (implementation), 8
X