Đánh giá các phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong dịch vụ truyền tải đa đường

Multipath TCP là giao thức mở rộng thêm các đặc điểm từ giao thức TCP, cho phép một kết nối TCP phân chia thành nhiều luồng con và phân bổ lưu lượng thông qua những luồng con riêng biệt. Mục tiêu của giao thức này là sử dụng nhiều đường đồng thời giữa hai thiết bị đầu cuối nhằm cải thiện đáng kể hiệu suất đường truyền. bài báo sẽ đề cập vấn đề này tới người đọc.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá các phương pháp điều khiển tắc nghẽn trong dịch vụ truyền tải đa đường 9 ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN TẮC NGHẼN TRONG DỊCH VỤ TRUYỀN TẢI ĐA ĐƯỜNG Evaluating congestion control methods in Multipath TCP Khấu Văn Nhựt1 Tóm tắt Abstract Multipath TCP là giao thức mở rộng thêm các đặc điểm từ giao thức TCP, cho phép một kết nối TCP phân chia thành nhiều luồng con và phân bổ lưu lượng thông qua những luồng con riêng biệt. Mục tiêu của giao thức này là sử dụng nhiều đường đồng thời giữa hai thiết bị đầu cuối nhằm cải thiện đáng kể hiệu suất đường truyền. Để kiểm soát nghẽn trong multipath TCP, đã có các đề xuất dùng giải thuật điều khiển nghẽn dựa vào tổn thất và cả các giải thuật điều khiển nghẽn dựa vào độ trễ. Tuy nhiên, loại giải thuật điều khiển nghẽn nào là tốt hơn cho multipath TCP vẫn còn là điều cần làm rõ. Ngoài ra, hiệu quả của mỗi loại giải thuật điều khiển nghẽn trên multipath TCP chịu ảnh hưởng của các loại lưu lượng khác nhau như thế nào, chẳng hạn như ảnh hưởng giữa lưu lượng thời gian thực và phi thời gian thực. Tất cả những điều này sẽ được làm sáng tỏ trong bài báo này. Căn cứ vào các kết quả mô phỏng bằng công cụ NS-2, các đánh giá và đề xuất nhằm cải thiện chất lượng của multipath TCP cũng được trình bày. Multipath TCP is a set of extensions to regular TCP that allows one TCP connection to be spread across multiple paths. Multipath TCP distributes load through the creation of separate “subflows” across potentially disjoint paths. Multipath TCP is primarily concerned with utilizing multiple paths end-to-end to improve throughput. In terms of congestion control, loss-based algorihms and delay-based algorithms can be applied to multipath TCP. However, it needs to be clarified which kind of them be better than other in multipath TCP. Additionally, impacts of various traffic on perfomance of each ones in multipath TCP should be appraised, such as impacts of realtime traffic and non realtime traffic. These items arecleared upinthis paper. Base on results of simulation with NS-2 tool, assessments andsuggestions are also given for improving performace of multipath TCP. Từ khóa: Điều khiển tắc nghẽn, truyền tải đa đường, ứng dụng thời gian thực, ứng dụng phi thời gian thực, dựa vào tổn thất, dựa vào độ trễ. 1. Mở đầu1 Ngày nay, nhu cầu sử dụng thông tin số ngày càng nhiều và đa dạng, nhu cầu kết nối thông tin diễn ra mọi lúc, mọi nơi. Thiết bị ngày nay phát triển mạnh về công nghệ kết nối không dây như Smartphone, tablet, laptop hỗ trợ kết nối như: Wifi, 3G. Các ứng dụng ngày nay đòi hỏi nhiều dung lượng lớn, cho nên yêu cầu băng thông cần được tăng lên. Key words: Congestion control, multipath TCP, real-timeapplications, none-real-timeapplications, loss-base, delay-base. thiết bị đầu cuối đồng thời sử dụng nhiều giao diện kết nối thì kỹ thuật truyền tải đa đường (Multipath TCP) sẽ đáp ứng được nhu cầu mong muốn hiện nay. Hình 1, minh họa cho việc sử dụng giao thức truyền tải đa đường cho thấy smartphone, tablet kết nối Internet với trung tâm dữ liệu đồng thời qua đường 3G và Wifi. Thực trạng đường truyền kết nối hiện nay không thoả mãn cho nhu cầu hiện tại và tương lai. Vì thế, mong muốn hiện nay của người dùng là kết nối thông tin nhanh và liên tục. Các trung tâm dữ liệu như Amazon, Google hiện nay cũng đã kết nối với nhiều nhà cung cấp dịch vụ, xu hướng phát triển thiết bị di động đều trang bị nhiều đường kết nối như: wifi, 3G... Nếu 1 Hình 1. Minh họa sử dụng Multipath TCP Thạc sĩ, Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Trường Đại học Trà Vinh Soá 16, thaùng 12/2014 9 10 Đa số các thiết bị đầu cuối hiện nay được trang bị nhiều công cụ kết nối bằng nhiều đường, nhưng thông tin liên lạc thường được giới hạn một con đường duy nhất cho mỗi lần kết nối. Sử dụng tài nguyên trong hệ thống sẽ hiệu quả hơn nếu được sử dụng đa đường kết nối đồng thời. Giao thức truyền tải đa đường đã được IETF công nhận2 cho việc nghiên cứu phát triển kỹ thuật truyền tải đa đường nhằm tăng hiệu suất cho nhu cầu truyền tải hiện nay. Nhằm tăng hiệu quả hơn nữa trong kỹ thuật truyền tải đa đường, và trên cơ sở các tiêu chí được đặt ra3, các thuật toán điều khiển tắc nghẽn đa đường đã được đề xuất. Trong đó, một số tài liệu đã nói lên các thuật toán điều khiển tắc nghẽn đa đường dựa vào tổn thất đạt hiệu quả trong việc truyền dữ liệu. Vậy đối với các ứng dụng theo thời gian thực thì sao? Tại sao không dùng điều khiển nghẽn dựa vào tổn thất hay điều khiển nghẽn dựa vào độ trễ? Để làm rõ những điều nói trên, bài viết sẽ tập trung nghiên cứu đánh giá hai dạng điều khiển tắc nghẽn dựa vào tổn thất và dựa vào độ trễ trong truyền tải đa đường. Qua đó xác định sự phù hợp hay không, ở mức độ nào khi triển khai các dạng ứng dụng sử dụng dịch vụ truyền tải đa đường theo từng phương pháp điều khiển nghẽn nói trên. 2. Nội dung 2.1. Điều khiển tắc nghẽn TCP đơn đường 2.1.1. Khái niệm Cơ chế điều khiển lưu lượng trong TCP gồm: cơ chế truyền lại, cơ chế cửa sổ trượt, quản lý cửa sổ, điều khiển lỗi. Cơ chế truyền lại: để đảm bảo kiểm tra việc truyền lại và khắc phục lỗi trong việc truyền dữ liệu, TCP có cơ chế đồng hồ kiểm tra truyền lại (time-out) và cơ chế truyền lại (retransmmission). Thời gian khứ hồi (Round Trip Time) được xác định từ thời điểm bắt đầu truyền dữ liệu của bên gửi cho đến khi nhận được trả lời (ACKnowledgment) của bên nhận là yếu tố quyết định giá trị đồng hồ kiểm tra truyền lại tout . Vậy tout ≥RTT. Hiện tượng nghẽn mạng: xảy ra khi số lượng gói tin đến nút mạng vượt quá khả năng xử lý của 2 A. Ford, C. Raiciu, M. Handley, S. Barre, J. Iyengar.2011. “Architectural Guidelines for Multipath TCP Development”. Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 6182, ISSN: 2070-1721 3 C. Raiciu, M. Handly, D. Wischik. 2011. “Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols”. Internet Engineering Task Force (IETF), RFC 6356 nó hoặc vượt quá khả năng vận tải của các đường truyền ra, điều đó dẫn đến việc thông lượng của mạng bị giảm đi khi lưu lượng ...