Avaliação e implementação de uma variação do protocolo TCP, projetada para redes de alto desempenho, visando à distribuição de objetos multimídia nas unidades de armazenamento do servidor Rio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sousa, Leandro Soares de
Data de Publicação: 2008
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/17132
Resumo: The objective of this work was to study the behavior variations of the TCP protocol that were designed to perform in high speed networks. For this, we investigated if the TCP can become advantageous, in relation to UDP, in networks with low propagation delay and low traffic, in other words, modifications of TCP projected to maximize the occupation of the available bandwidth. On the other hand, it was important, also, to discover if TCP is, or is not, efficient for the transfer of a massive amount of data, an example of that is the transfer that happens among the servers of the service multimedia of the project - Servidor RIO. The Servidor RIO uses a modification of the UDP protocol to implement a reliable data transfer service, however this reliability is also provided by TCP, what turned this as a good case for the made evaluation. For the distribution of a great number of videos among Servidores RIO, the current TCP protocols, Reno and Vegas, that adopt conservative measures for the congestion control, can bring problems, because in the occurrence of a package loss event, these variations of TCP accomplish a strong reduction of the transmission window inducing to a low use of the bandwidth. In the case of the extensive volumes of transmissions these measures can bring limitations and instability to the data transmission rate. This way, we investigated and implemented seven variations of the TCP protocol, two of them are the most used strategies in Internet, TCP Reno and TCP Vegas, and the remaining five modify the congestion control algorithm to minimize these limitations and instability to the data transmission rate, these are: (i) TCP Westwood, (ii) BIC-CUBIC TCP, (iii) FAST TCP, (iv) Scalable TCP and (v) HighSpeed TCP. The seven TCPs were implemented and they also were evaluated through a series of experiments, in which transmissions of files were made, and were measured: (i) the total time of the file transmission, (ii) the stability of the data flow and (iii) the bandwidth occupation. In the experiments, also, were evaluated the strategies of congestion control of TCPs, for such we implemented the IP protocol, of the network layer of the Internet protocols stack, this way we interfered in the data flow forcing the packages loss and, also, we could collect the necessary data with more precision. A program was specifically built for this end, as a consequence, became necessary to implement the socket API, which served as interface between this program and TCPs. Finally, we substituted the communication in non real time of the Servidor RIO by the FAST TCP, that obtained the best evaluation in the battery of experiments accomplished in this work. Through the evaluation of the results obtained in this implementation, for the Servidor RIO, was possible to extract conclusions and indications for future works.
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On the other hand, it was important, also, to discover if TCP is, or is not, efficient for the transfer of a massive amount of data, an example of that is the transfer that happens among the servers of the service multimedia of the project - Servidor RIO. The Servidor RIO uses a modification of the UDP protocol to implement a reliable data transfer service, however this reliability is also provided by TCP, what turned this as a good case for the made evaluation. For the distribution of a great number of videos among Servidores RIO, the current TCP protocols, Reno and Vegas, that adopt conservative measures for the congestion control, can bring problems, because in the occurrence of a package loss event, these variations of TCP accomplish a strong reduction of the transmission window inducing to a low use of the bandwidth. In the case of the extensive volumes of transmissions these measures can bring limitations and instability to the data transmission rate. This way, we investigated and implemented seven variations of the TCP protocol, two of them are the most used strategies in Internet, TCP Reno and TCP Vegas, and the remaining five modify the congestion control algorithm to minimize these limitations and instability to the data transmission rate, these are: (i) TCP Westwood, (ii) BIC-CUBIC TCP, (iii) FAST TCP, (iv) Scalable TCP and (v) HighSpeed TCP. The seven TCPs were implemented and they also were evaluated through a series of experiments, in which transmissions of files were made, and were measured: (i) the total time of the file transmission, (ii) the stability of the data flow and (iii) the bandwidth occupation. In the experiments, also, were evaluated the strategies of congestion control of TCPs, for such we implemented the IP protocol, of the network layer of the Internet protocols stack, this way we interfered in the data flow forcing the packages loss and, also, we could collect the necessary data with more precision. A program was specifically built for this end, as a consequence, became necessary to implement the socket API, which served as interface between this program and TCPs. Finally, we substituted the communication in non real time of the Servidor RIO by the FAST TCP, that obtained the best evaluation in the battery of experiments accomplished in this work. Through the evaluation of the results obtained in this implementation, for the Servidor RIO, was possible to extract conclusions and indications for future works.O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento de variações do protocolo TCP desenvolvidas para redes de alto desempenho. Para tanto, investigamos o quanto o TCP pode se tornar vantajoso, em relação ao UDP, em redes com baixo retardo de propagação e baixo congestionamento, ou seja, modificações na implementação do TCP que maximizam a ocupação da banda passante disponível. Por outro lado, foi importante, também, averiguar se o TCP é, ou não, eficiente para a transferência de uma quantidade massiva de dados, um exemplo disto é a transferência que ocorre entre os servidores do serviço multimídia do projeto - Servidor RIO. O Servidor RIO utiliza uma modificação do protocolo UDP para implementar um serviço de transferência de dados confiável, no entanto esta confiabilidade também é provida pelo TCP, o que tornou este um bom caso para a avaliação efetuada. Este UDP modifi- cado realiza a comunicação em tempo não real do Servidor RIO, que é responsável pela criação de novos objetos multimídia e pela recuperação de objetos para armazenamento. Para a distribuição ou recuperação de um grande número de objetos entre os servidores RIO, os protocolos TCP atuais, Reno e Vegas, que adotam medidas conservadoras para o controle de congestionamento, podem trazer problemas, pois na ocorrência de um evento de perda de pacote, estas variações do TCP realizam uma forte redução da janela de transmissão induzindo a uma baixa utilização da banda passante. No caso das transmissões de grandes volumes estas medidas podem trazer limitações e instabilidade para a taxa de transmissão de dados. Desta forma, investigamos e implementamos sete variações do protocolo TCP, duas delas são as estratégias mais utilizadas atualmente na Internet, TCP Reno e TCP Vegas, e as cinco restantes modificam o algoritmo de controle de congestionamento para minimizar as limitações e instabilidade na taxa de transmissão de dados, estas estão: (i) TCP Westwood, (ii) BIC-CUBIC TCP, (iii) FAST TCP, (iv) Scalable TCP e (v) HighSpeed TCP. Os sete TCPs foram avaliados através de uma série de experimentos, nos quais foram efetuadas transmissões de arquivos, e destes foram medidos: (i) o tempo total de transmissão do arquivo, (ii) a estabilidade do fluxo de dados e (iii) a ocupação da banda passante. Nos experimentos, também, avaliamos as estratégias de controle de congestionamento dos TCPs, para tal implementamos o protocolo IP, da camada de rede da pilha de protocolos da Internet, desta forma interferimos no fluxo de dados forçando a perda de pacotes e, também, pudemos coletar dados mais precisos para as avaliações. Um programa foi construído especificamente para este fim, e em conseqüência, tornou-se necessária a implementação das APIs socket, que serviram de interface entre este programa e os TCPs. Finalmente, substituímos a comunicação em tempo não real do Servidor RIO pelo FAST TCP, que obteve a melhor avaliação na bateria de experimentos realizados neste trabalho. Através da avaliação dos resultados obtidos nesta implementação, para o Servidor RIO, nos foi possível extrair conclusões e indicações para trabalhos futuros.Programa de Pós-Graduação em ComputaçãoComputaçãoSantos, Anna DolejsiCPF:36321109022http://lattes.cnpq.br/4829748069877182Silva, Edmundo Albuquerque de Souza eCPF:36458993312http://lattes.cnpq.br/9358511568098561Leão, Rosa Maria MeriCPF:36548990022http://lattes.cnpq.br/3553487130003978Diniz, Morganna CarmenCPF:36658090022Sousa, Leandro Soares de2021-03-10T19:09:46Z2008-05-072021-03-10T19:09:46Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/17132porCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-03-10T19:09:46Zoai:app.uff.br:1/17132Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202021-03-10T19:09:46Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false
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Sousa, Leandro Soares de
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description The objective of this work was to study the behavior variations of the TCP protocol that were designed to perform in high speed networks. For this, we investigated if the TCP can become advantageous, in relation to UDP, in networks with low propagation delay and low traffic, in other words, modifications of TCP projected to maximize the occupation of the available bandwidth. On the other hand, it was important, also, to discover if TCP is, or is not, efficient for the transfer of a massive amount of data, an example of that is the transfer that happens among the servers of the service multimedia of the project - Servidor RIO. The Servidor RIO uses a modification of the UDP protocol to implement a reliable data transfer service, however this reliability is also provided by TCP, what turned this as a good case for the made evaluation. For the distribution of a great number of videos among Servidores RIO, the current TCP protocols, Reno and Vegas, that adopt conservative measures for the congestion control, can bring problems, because in the occurrence of a package loss event, these variations of TCP accomplish a strong reduction of the transmission window inducing to a low use of the bandwidth. In the case of the extensive volumes of transmissions these measures can bring limitations and instability to the data transmission rate. This way, we investigated and implemented seven variations of the TCP protocol, two of them are the most used strategies in Internet, TCP Reno and TCP Vegas, and the remaining five modify the congestion control algorithm to minimize these limitations and instability to the data transmission rate, these are: (i) TCP Westwood, (ii) BIC-CUBIC TCP, (iii) FAST TCP, (iv) Scalable TCP and (v) HighSpeed TCP. The seven TCPs were implemented and they also were evaluated through a series of experiments, in which transmissions of files were made, and were measured: (i) the total time of the file transmission, (ii) the stability of the data flow and (iii) the bandwidth occupation. In the experiments, also, were evaluated the strategies of congestion control of TCPs, for such we implemented the IP protocol, of the network layer of the Internet protocols stack, this way we interfered in the data flow forcing the packages loss and, also, we could collect the necessary data with more precision. A program was specifically built for this end, as a consequence, became necessary to implement the socket API, which served as interface between this program and TCPs. Finally, we substituted the communication in non real time of the Servidor RIO by the FAST TCP, that obtained the best evaluation in the battery of experiments accomplished in this work. Through the evaluation of the results obtained in this implementation, for the Servidor RIO, was possible to extract conclusions and indications for future works.
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