Анализ эффективности демультиплексирования транспортных потоков


https://doi.org/10.18255/1818-1015-2019-1-170-190

Полный текст:


Аннотация

Известно, что разделение отдельного транспортного потока на несколько независимых транспортных подпотоков может повысить скорость этого потока. Справедливость этого утверждения, верная для одного потока, не очевидна для массового случая, когда демультиплексированию (разделению на подпотоки) подвергают все транспортные потоки в сети одного ISP оператора. Возникает вопрос, какое влияние окажет массовое демультиплексирование транспортных потоков на пропускную способность сети ISP оператора. В статье этот вопрос рассмотрен для статического случая, когда каждый поток разделяется статически, т.е. перед его запуском, на одинаковое число подпотоков. Была предложена математическая модель, на основе которой построена имитационная модель с целью получения более точных оценок производительности сети с демультиплексированием потоков и без него. С помощью имитационной модели определены свойства сети, при которых применение демультиплексирования транспортных потоков оправдано. Корректность полученных результатов обосновывается при помощи эмуляции сети и нагрузки в ней на основе виртуализации стека протоколов при тех же входных данных. В статье рассмотрены разные политики маршрутизации, которые могут быть использованы при массовом демультиплексировании. Особое внимание уделяется алгоритмам, позволяющим строить маршруты с минимальными пересечениями, так как использование неоптимальных по длине, но непересекающихся маршрутов может повысить производительность сети. Маршруты, построенные при помощи этих алгоритмов, использовались как для анализа производительности сети на предложенной имитационной модели с демультиплексированными потоками, так и в случае балансировки недемультиплексированных потоков.


Об авторе

Евгений Павлович Степанов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия

аспирант

Ленинские горы, 1, стр. 52, г. Москва, 119991



Список литературы

1. Kim Bong Ho, Calin Doru, "On the Split-TCP Performance over Real 4G LTE and 3G Wireless Networks", IEEE Communications Magazine, 55:4 (2017), 124-131.

2. Chiesa M., Kindler G., Schapira M., "Traffic Engineering With Equal-Cost-MultiPath: An Algorithmic Perspective", IEEE/ACM Transactions on Networking, 25:2 (2017), 779-792.

3. Saltzer J. H., Reed D. P., Clark D. D., "End-to-end Arguments in System Design", ACM Trans. Comput. Syst., 2:4 (1984), 277-288.

4. Curtis A. R., Kim W., Yalagandula P., "Mahout: Low-overhead datacenter traffic management using end-host-based elephant detection", 2011 Proceedings IEEE INFOCOM, 2011, 1629-1637.

5. Ford A., et al., RFC 6824: TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Addresses, 2013, 64 pp.

6. Raiciu C., et al., "How Hard Can It Be? Designing and Implementing a Deployable Multipath TCP", Presented as part of the 9th USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI 12), 2012, 399-412.

7. Habib S., et al., "The Past, Present, and Future of Transport-Layer Multipath", 2016, https://arxiv.org/abs/1601.06043.

8. Boccassi L., Fayed M.M., Marina M.K., "Binder: A System to Aggregate Multiple Internet Gateways in Community Networks", Proceedings of the 2013 ACM MobiCom Workshop on Lowest Cost Denominator Networking for Universal Access, 2013, 3-8.

9. Chemeritskiy E., Stepanov E., Smeliansky R., "Managing network resources with ow (de) multiplexing protocol", Mathematical and Computational Methods in Electrical Engineering, Recent Advances in Electrical Engineering Series, 53, 2015, 35-43.

10. Raiciu C., Handley M., Wischik D., "RFC 6356: Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols", 2011, 12 pp.

11. Khalili R., et al., "MPTCP Is Not Pareto-Optimal: Performance Issues and a Possible Solution", IEEE/ACM Transactions on Networking, 21:5 (2013), 1651-1665.

12. Peng Q., et al., "Multipath TCP: Analysis, Design, and Implementation", IEEE/ACM Transactions on Networking, 24:1 (2016), 596-609.

13. Le T. A., Hong C. S., Lee S., "MPCubic: An extended cubic TCP for multiple paths over high bandwidth-delay networks", ICTC 2011, 2011, 34-39.

14. Ha B. P., et al., "A hybrid multipath congestion control algorithm for high speed and/or long delay networks", 2014 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC 2014), 2014, 452-456.

15. Bich-Phuong Ha, et al., "A Multipath Cubic TCP Congestion Control with Multipath Fast Recovery over High Bandwidth-Delay Product Networks", IEICE Transactions on Communications, E-95B:7 (2012), 2232-2244.

16. Hassayoun S., Iyengar J., Ros D., "Dynamic Window Coupling for multipath congestion control", 2011 19th IEEE International Conference on Network Protocols, 2011, 341-352.

17. Jean-Yves Boudec, Rate adaptation, Congestion Control and Fairness: A Tutorial, 2018, 54 pp.

18. Knight S. et al., "The internet topology zoo", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 29:9 (2011), 1765-1775.

19. Carter H., "Chaddock, Robert, Emmet. Principles and Methods of Statistics. Pp. xvi+471. Houghton Mifflin Company, 1925", The ANNALS of the American Academy of Political and Social Science, 123:1 (1926), 229.

20. van der Linden S., Detal G., Bonaventure O., "Revisiting Next-hop Selection in Multipath Networks", Proceedings of the ACM SIGCOMM 2011 Conference, 2011, 420-421.

21. Navin Kukreja, et al., "SDN based automated testbed for evaluating multipath TCP", IEEE International Conference on Communication, ICC 2015 (London, United Kingdom, June 8-12, 2015), 2016, 718-723.

22. Chawanat Nakasan, et al., "A Simple Multipath OpenFlow Controller using topologybased algorithm for Multipath TCP", 2015, https://arxiv.org/abs/1509.08388.

23. Dijkstra E. W., "A Note on Two Problems in Connexion with Graphs", Numer. Math., 1:1 (1959), 269-271.

24. Suurballe J. W., Tarjan R. E., "A quick method for finding shortest pairs of disjoint paths", Networks, 14:2 (1984), 325-336.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Степанов Е.П. Анализ эффективности демультиплексирования транспортных потоков. Моделирование и анализ информационных систем. 2019;26(1):170-190. https://doi.org/10.18255/1818-1015-2019-1-170-190

For citation: Stepanov E.P. On Analysis of Traffic Flow Demultiplexing Effectiveness. Modeling and Analysis of Information Systems. 2019;26(1):170-190. (In Russ.) https://doi.org/10.18255/1818-1015-2019-1-170-190

Просмотров: 27

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-1015 (Print)
ISSN 2313-5417 (Online)