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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30339| Título: | TCPBP: enhancing the TCP throughput in high-speed lossy networks based on a single mixed routing metric |
| Título(s) alternativo(s): | TCPBP: aprimorando a vazão TCP em redes de alta velocidade com perdas através de uma métrica de roteamento mista simples |
| Autor(es): | Vilela, Hugo Christ |
| Orientador(es): | Fonseca, Keiko Verônica Ono |
| Palavras-chave: | TCP/IP (Protocolo de rede de computador) - Avaliação Redes de computadores Qualidade de serviço (Redes de computadores) Topologia Protocolos de roteamento (protocolos de rede de computadores) TCP/IP (Computer network protocol) - Evaluation Computer networks Quality of service (Computer networks) Topology Routing protocols (Computer network protocols) |
| Data do documento: | 26-Set-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | VILELA, Hugo Christ. TCPBP: aprimorando a vazão TCP em redes de alta velocidade com perdas através de uma métrica de roteamento mista simples. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | Neste trabalho é apresentado o Transmission Control Protocol Best Path (TCPBP), uma métrica de roteamento alternativa que visa maximizar a vazão TCP agregada em redes intradomínio de alta velocidade com perdas. Obtém-se desempenho aprimorado ao se combinar atraso e perda de pacotes em uma única métrica mista, como uma função-parâmetro. Em contraste, esta função prevê a vazão TCP por fluxo que deve ser maximizada. Espera-se, com isto, que a maximização da taxa de transferência de cada fluxo TCP que atravessa uma determinada rota deva melhorar a taxa de transferência agregada (i.e., a soma de todos os fluxos TCP). Para demonstrar a viabilidade da nossa abordagem na obtenção de rotas viáveis em qualquer topologia representada por um grafo direcionado G(V,E), provamos que a métrica satisfaz as propriedades matemáticas de isotonicidade e monotonicidade. Este fato implica sua consistência, otimicidade e ausência de loops, i.e., o que fornece rotas viáveis. Para o cômputo do caminho mais curto, desenvolvemos um processo de relaxamento de arestas modificado, adequado para métricas não-aditivas, com custos positivos nas arestas, utilizando o algoritmo de Dijkstra. Como prova de conceito, executou-se testes de vazão TCP em uma topologia SDN emulada em Linux, com dez nós, empregando-se para tal um protocolo de roteamento intradomínio de estado de enlace (ou seja, tal qual o OSPF), capaz de executar tanto o TCPBP quanto as métricas tradicionais de atraso e número de saltos. Tal topologia foi escolhida devido ao potencial de melhorar sua vazão TCP com seleção de rotas, dadas as características da própria topologia e do modelo de previsão de vazão TCP adotado. O tempo de execução do cômputo do caminho mais curto no plano de controle não se mostrou significativamente mais lento do que o algoritmo Dijkstra padrão tradicionalmente usado com métricas aditivas padrão (como número de saltos). Além disso, o desempenho geral da vazão TCP obtida com o TCPBP foi maior do que com diferentes rotas calculadas com métricas tradicionais, sem impacto na justiça TCP, mostrando assim o potencial de nossa proposta. |
| Abstract: | This work presents the Transmission Control Protocol Best Path (TCPBP), an alternative routing metric that aims to maximize the aggregated single-path TCP throughput on intradomain HighSpeed Lossy Networks. The enhanced performance is achieved by combining delay and packet loss on a single mixed metric as a function parameter which predicts the per-flow TCP throughput that should be maximized. Maximizing the throughput of each TCP flow traversing a given route is also expected to improve the aggregated throughput (i.e., the sum of all TCP flows). To demonstrate the feasibility of our approach concerning obtaining viable routes in any topology represented by a G(V,E) directed graph, we proved that the metric satisfies the mathematical properties of isotonicity and monotonicity. This fact implies that it is consistent, optimal, and loop-less, i.e., it is feasible regarding the shortest path computation, thus providing viable routes. For the shortest path computation, we devised a modified edge relaxation process suitable for non-additive metrics with positive edge costs in the Dijkstra algorithm. As proof of concept, TCP bandwidth tests were executed in an SDN High-Speed Lossy Network Linux-emulated topology with ten nodes. For the routing algorithm, we employed an intradomain link-state routing protocol (i.e., OSPF-like) capable of running both TCPBP and traditional metrics delay and hop-count. Such topology was chosen because of the potential to improve its TCP throughput with route selection, given the characteristics of the topology itself and the TCP throughput prediction model adopted. The shortest path computation running time in the control plane proved not significantly slower than the default Dijkstra algorithm traditionally used with standard additive metrics (such as hop-count). Also, the overall TCP throughput performance obtained with TCPBP was greater than with different routes founded by traditional metrics, without impact on the TCP fairness, thereby showing the potential of our proposal. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30339 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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