Nagy sebességű TCP. TCP Protokollok



Hasonló dokumentumok
Nagysebességő Internet Hálózatok

SzIP kompatibilis sávszélesség mérések

Szállítási réteg (L4)

Új módszerek és eszközök infokommunikációs hálózatok forgalmának vizsgálatához

Alternatív TCP variánsok vizsgálata nagy sávszélességű, magas késleltetésű kapcsolatokon

I. Házi Feladat. internet. Határidő: V. 30.

Dr. Wührl Tibor Ph.D. MsC 04 Ea. IP kapcsolás hálózati réteg

8. Szállítói réteg TCP Tahoe, Reno, AIMD, hatékonyság, fairness. HálózatokII, 2007

Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök

Project Report (1998)

2008 II. 19. Internetes alkalmazások forgalmának mérése és osztályozása. Február 19

Az Ethernet példája. Számítógépes Hálózatok Az Ethernet fizikai rétege. Ethernet Vezetékek

8. Szállítói réteg TCP Tahoe, Reno, AIMD, hatékonyság, fairness. HálózatokII, 2006

Ethernet/IP címzés - gyakorlat

Két típusú összeköttetés PVC Permanent Virtual Circuits Szolgáltató hozza létre Operátor manuálisan hozza létre a végpontok között (PVI,PCI)

Multiprotocol encapsulation (RFC1483) - IETF Classical IP over ATM (RFC1577) - IETF LAN Emulation (LANE) - ATM Forum Multiprotocol over ATM (MPOA) -

80% 20% Backbone 80% 20% Workgroup. Gbps/MHz. time. Internet Bandwidth. Router CPU Speed

A HBONE évi fejlesztési eredményei

80% 20% Backbone 80% 20% Workgroup. Gbps/MHz. time. Internet Bandwidth. Router CPU Speed

Hálózatok II. A hálózati réteg funkciói, szervezése

Internet vagy IP Multimedia System (IMS)

Szolgáltatások és alkalmazások (VITMM131)

A szállítói réteg (transport layer) szolgáltatásai. Számítógépes Hálózatok Szállítói réteg (transport layer) Multiplexálás a szállítói rétegben

BEÁGYAZOTT RENDSZEREK TERVEZÉSE UDP csomag küldése és fogadása beágyazott rendszerrel példa

A szállítói réteg (transport layer) szolgáltatásai. Számítógépes Hálózatok Szállítói réteg (transport layer) Multiplexálás a szállítói rétegben

Hálózatok Rétegei. Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök. TCP/IP-Rétegmodell. Az Internet rétegei - TCP/IP-rétegek

Az adott eszköz IP címét viszont az adott hálózat üzemeltetői határozzákmeg.

Forgalmi tervezés az Interneten

Félreértések elkerülése érdekében kérdezze meg rendszergazdáját, üzemeltetőjét!

Torlódásvezérlés nélküli transzport protokoll teljesítményelemzése Emulab hálózatemulációs környezetben

1/13. RL osztály Hálózati alapismeretek I. gyakorlat c. tantárgy Osztályozóvizsga tematika

IP Telefónia és Biztonság

Sávszélesség szabályozás kezdőknek és haladóknak. Mátó Péter

Hálózati sávszélesség-menedzsment Linux rendszeren. Mátó Péter Zámbó Marcell

TRANSZPORT PROTOKOLLOK VIZSGÁLATA EMULAB KÖRNYEZETBEN

Számítógépes Hálózatok ősz Szállítói réteg TCP, Tahoe, Reno, AIMD, Fairness, hatékonyság

Számítógépes Hálózatok 2011

Teljesítménymodellezés

Számítógépes Hálózatok 2012

Hálózati Technológiák és Alkalmazások. Vida Rolland, BME TMIT október 29. HSNLab SINCE 1992

Számítógépes Hálózatok ősz 2006

Organizáció. Számítógépes Hálózatok ősz Tartalom. Vizsga. Web-oldal

Tűzfal megoldások. ComNETWORX nap, I. 30. ComNETWORX Rt.

SZIPorkázó optikai hálózatok telepítési és átadás-átvételi mérései

Hálózati WAN forgalom optimalizálása

Organizáció. Számítógépes Hálózatok Gyakorlati jegy. Vizsga. Web-oldal

Hálózati alapismeretek

Internet-hozzáférések teljesítményvizsgálata webböngészőben

A DNS64 és NAT64 IPv6 áttérési technikák egyes implementációinak teljesítőképesség- és stabilitás-vizsgálata. Répás Sándor

Szállítási réteg (L4)

K+F a Hálózattervezés területén

Számítógépes hálózatok GY

Számítógépes hálózatok GY

Hálózatok II. A hálózati réteg torlódás vezérlése

1. A számítógép-hálózatok ISO-OSI hivatkozási modelljének hálózati rétege 1.a Funkciói, szervezése

Ideális átbocsátás. Tényleges átbocsátás. Késleltetés Holtpont. Terhelés

E Q U I C O M M é r é s t e c h n i k a i K f t. H B u d a p e s t, M á t y á s k i r á l y u T. : F.

Felhő alapú hálózatok (VITMMA02) Hálózati megoldások a felhőben

Hálózati lehetőségek a tartalomszolgáltatáshoz

Dr. Wührl Tibor Ph.D. MsC 05 Ea. Szállítási protokollok - Bevezetés

Elosztott rendszerek

MULTIMÉDIA TOVÁBBÍTÁSA AZ IP FELETT

Üzenet a Pluto-ra. Delay- and Disruption- Tolerant Networking. Költl Péter. szenior műszaki tanácsadó CCIE #

VoIP lehetőségek alacsony sebességű végpontokon

Tartalom. Router és routing. A 2. réteg és a 3. réteg működése. Forgalomirányító (router) A forgalomirányító összetevői

AGSMHÁLÓZATA TOVÁBBFEJLESZTÉSE A NAGYOBB

Hálózati Technológiák és Alkalmazások

A HBONE+ projekt kapcsán megjelent új hálózati lehetőségek

SPECIÁLIS CÉLÚ HÁLÓZATI

A szállítói réteg (transport layer) szolgáltatásai. Számítógépes Hálózatok Szállítói réteg (transport layer) Multiplexálás a szállítói rétegben

A szállítói réteg (transport layer) szolgáltatásai. Számítógépes Hálózatok Szállítói réteg (transport layer) Multiplexálás a szállítói rétegben

Hálózati réteg. Feladata: a csomag eljusson a célig Több útválasztó Ez a legalacsonyabb rétek, mely a két végpont

VIHIMA07 Mobil és vezeték nélküli hálózatok QoS alapok áttekintése

AZ AKADÉMIAI INTERNET HÁLÓZAT (HBONE) SZÜLETÉSE

Gigabit/s sebess«gű internetkapcsolatok m«r«se b ng«szőben

A probléma megfogalmazása Szolgáltatás minőségre érzékeny alkalmazások hang az IP felett (pl. IP telefónia), multimédia az IP felett (pl. interaktív t

32 bit (4 bájt) Destination Port 8 bájt. Source Port. DATA, ha van

32 bit (4 bájt) Destination Port 8 bájt. Source Port. DATA, ha van

Routing IPv4 és IPv6 környezetben. Professzionális hálózati feladatok RouterOS-el

IP anycast. Jákó András BME TIO

Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök

Department of Software Engineering

IPv6 A jövő Internet alaptechnológiája

Csak felvételi vizsga: csak záróvizsga: közös vizsga: Mérnök informatikus szak BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar május 30.

Ideális átbocsátás. Tényleges átbocsátás. Késleltetés Holtpont. Terhelés

Hálózati architektúrák és rendszerek. 4G vagy B3G : újgenerációs mobil kommunikáció a 3G után

Számítógép-hálózatok. Gyakorló feladatok a 2. ZH témakörének egyes részeihez

Mobil kommunikáció /A mobil hálózat/ /elektronikus oktatási segédlet/ v3.0

NIIF program és HBONE+ projekt mit nyújthat a kutatói és felsőoktatási hálózat

SZÁLLÍTÁSI (TRANSPORT, HOST- TO-HOST) PROTOKOLLOK

Részletes tantárgyprogram és követelményrendszer

Hálózati Technológiák és Alkalmazások. Vida Rolland, BME TMIT november 5. HSNLab SINCE 1992

TCP ÉS UDP. Médiakommunikációs hálózatok (VIHIM161) évi fóliái alapján készült. Dr. Lencse Gábor

Építsünk IP telefont!

Számítógép-hálózatok zárthelyi feladat. Mik az ISO-OSI hálózati referenciamodell hálózati rétegének főbb feladatai? (1 pont)

Hálózati alapismeretek

A netfilter csomagszűrő tűzfal

RLC-alapú HSDPA szállítóhálózati torlódásvezérlés

Számítógépes Hálózatok ősz Hálózati réteg IP címzés, ARP, Circuit Switching, Packet Switching

Routing. Számítógép-hálózatok. Dr. Lencse Gábor. egyetemi docens Széchenyi István Egyetem, Távközlési Tanszék

Átírás:

Nagysebességű TCP Protokollok Telbisz Ferenc Matáv PKI-FI és KFKI RMKI Számítógép Hálózati Központ Németh Vilmos Egyetemközi Távközlési és Informatikai Központ Dr. Molnár Sándor, Dr. Szabó Róbert BME Távközlési és Médiainformatikai Tanszék 1

Tartalomjegyzék Az alapvető Internet fejlődése Problémák a TCP protokollal Új TCP protokoll javaslatok Mérések Hazai fejlesztési tervek 2

Az Internet Az internet máig a TCP/IP protokoll "stack"-en alapszik 3. Hálózati réteg: IP Feladata: a csomagok továbbítása a célállomásra Kapcsolat nélküli protokoll semmit sem tud garantálni (kivéve hibamentes csomagátvitel) 4. Szállítási réteg: TCP Feladata: hibamentes kommunikáció (end-to-end) Funkciók: fragmentálás/defragmentálás (bitfolyam tördelése csomagokra) sorrendhelyesség adatvesztés nélkül hibajavítás (ismétlés) torlódásvezérlés és torlódásvédelem 3

Az IP protokoll változásai Az IP protokoll fejlődése: Útválasztó (routing) fejlődése: RIP, BGP, IS-IS, OSPF, QoS fejlődése: DiffServ (Differentiated Services) IP headerben 6 bit: osztály (prioritás) jelzésre (IPv4, IPv6) Az egyes osztályok kezelése eltérő Eredmény: VoIP (Voice over IP),... MPLS: kapcsolástechnika (switching) használata ( "jó" ATM ) Routing: célcím kikeresése táblázatból kapcsolás: csomagban levő címke használata táblázat indexként Eredmény: Traffic Engineering, Virtual Private Networks (VPN),... Az IP összhangban van a korszerű követelményekkel: adatátviteli technikák, az Internet mérete és forgalma 4

A TCP protokoll változása A TCP az elmúlt 20 évben lényegében nem változott Túlélte az Internet robbanásszerű fejlődést, a lassú vonalakat Inkább más szállítási protokolokkal foglakoztak, pl. RTP A TCP torlódásvezérlése jól követte az Internet fejlődését: méret, sebesség, terhelés, konnektivitás: több nagyságrendű változás jól működött a kis sebességű hálózatoknál, megakadályozta/csökkentette a nagy torlódások kialakulását, mai általános használathoz jól illeszkedik: nagyon sok párhuzamos átvitel, mérsékelt sebesség a web "emberi fogyasztásra" készült (emberi sebesség) 5

A TCP protokoll változása (? ) A jelenlegi TCP (Reno) nem hatékony a nagy sávszélességű és nagy késleltetésű (a sávszélesség X késleltetés nagy) high bandwidth-delay product és kis csomagvesztésű hálózatokban Csomagvesztés oka lehet: adathibák ma: 10-5 (csomagszinten) torlódás ma: olcsó memória buffer igen nagy lehet Problémák jelenkeznek: Nagy adatmennyiség mozgatásánál (terabyte, petabyte) : HEP, Csillagászat, Földtudományok, Bioinformatika, GRID számításoknál Mi okozza a problémát a TCP-nél? flow control (torlódás vezérlés) 6

TCP torlódásvezérlés Congestion window: az "úton levő" csomagok száma (cwnd) Visszaszabályozás: a csomagvesztés (nyugták) alapján: Slow start (lassú indulás): Induláskor: cwnd = 1 (maximális szegmens méret, általában 1500 byte) Növelése, ha minden rendben (nyugta érkezik): Exponential backoff: ha torlódás van (csomagvesztés): AIMD algoritmus: Additive Increase, Multiplicative Decrease 7

Tipikus torlódási ablak méret változás 8

TCP torlódásvezérlés Nagy "congestion window" fenntartása nem megy: Standard TCP kapcsolatnál: 1500-byte -os csomagok, 100 ms round-trip idő, stacionárius átvitel 10 Gbps-nál szükséges lenne a "cső" kitöltéséhez: átlagos "congestion window": 83,333 segmens, ez legföljebb egy csomag eldobása 5 000 000 000 csomagonként (legföljebb egy csomag eldobása 1 2/3 óránként). Nem reális követelmény! Ugyanilyen követelmény 100 Mbps-nél ("cső" kitöltéséhez): a csomageldobási arány: 1 csomag 500 000 -ből (egy csomag eldobása percenként) Egy kapcsolaton elérhető max. sebesség: ~ 200 Mbps 9

TCP protokoll javaslatok Javaslatok a módosításra: Fast TCP California Institute of Technology URL: http://netlab.caltech.edu/fast/ HighSpeed TCP ICIR (ICSI Center for Internet Research), Berkeley URL: http://www.icir.org/floyd/hstcp.html Scalable TCP Cambridge University, Engineering Department URL: http://www-lce.eng.cam.ac.uk/~ctk21/scalable/ XCP (explicit Congestion control Protocol) MIT's Lab for Computer Science URL: http://www.ana.lcs.mit.edu/dina/xcp/..... 10

Szempontok az új protokollhoz Teljesítmény alacsony sebességnél és kis RTT-nél legyen hasonló a hagyományoshoz Torlódásvezérlés Nyilvános Interneten legyen hatékony torlódásvezérlés Privát hálózaton kell ez? Legyen TCP barát (TCP kompatibilitás) torlódás esetén ne vegye el a sávszélességet a TCP-től Protokollon belüli "tisztességesség" Bevezetés, telepítés egyszerűsége: felhasználói könyvtár módosítása operációs rendszer kernel módosítása router-ek módosítása Analitikus modell a viselkedés ellenőrzése fejlesztők segítsége Univerzális használhatóság? ("One size fits all") 11

Fast TCP Fejleszti: California Institute of Technology Flow control: sorbanállási késleltetés (RTT) + csomagvesztés Csak a küldőnél kell implementálni AIMD 12

HighSpeed TCP Fejlesztő: ICIR (ICSI Center for Internet Research) Non-profit kutató intézet, Berkeley Eredeti alapító AT&T, most: ICSI (International Computer Science Institute) Független nonprofit kutató intézet Kapcsolat: Computer Science Division, University of California at Berkeley Működés: TCP congestion window (cwnd): a hálózatban úton levő csomagok száma AIMD: átlagos cwnd = 1.2 / sqrt (P) p: packet loss A cwnd másképpen: AIMD helyett 3 paraméteres algoritmus, Ez gyakorlatilag több párhuzamos adatfolyam emulálása Implementáció: Linux 13

Scalable TCP Fejlesztő: Laboratory for Communication Engineering, Cambridge University, Engineering Department Működés: (Tom Kelly, CERN IT division) egyszerű módosítás a hagyományos TCP torlódás vezérlésében: cwnd := cwnd + 0.01 cwnd := 0.875 * cwnd ha nyugta érkezett ha csomagvesztés van gyorsabban növel, csomagvesztésnél kevésbbé csökkent Implementáció: Linux 14

XCP Fejlesztő: MIT's Lab for Computer Science Működés: Az Explicit Congestion Notification (ECN) módszer általánosítása Csomagokhoz congestion header hozzáadása: pontos információ a torlódás állapotáról Congestion header-ben a küldő fél sávszélességet igényelhet Közbenső router-ek ezt felülbírál(hat)ják Router-ekben is módosítás szükséges! 15

Mérések TCP Stacks on production links (SLAC, Web100 projekt): Internet End-to-end Performance Monitoring http://www-iepm.slac.stanford.edu/monitoring/bulk/tcpstacks/index.html Single és multiple stream mérések működö hálózaton Néhány példa: single stream mérések Mérési konfiguráció a single stream méréseknél: 16

Mérések Fast TCP Throughput Average = 233.2 Mbps Std Dev =82.1 Mbps Reno TCP Throughput Average = 89.4 Mbps Std Dev =69.9 Mbps RTT RTT Average = 230 ms Std Dev =9 ms 17

Mérések High Speed TCP Throughput Average = 252.5 Mbps Std Dev = 70.9 Mbps Reno TCP Throughput Average = 58.0 Mbps Std Dev = 52.4 Mbps RTT RTT Average = 229.8 ms Std Dev = 9.8 ms 18

Mérések Scalable TCP Throughput Average = 261.5 Mbps Std Dev = 64.6 Mbps Reno TCP Throughput Average = 35.9 Mbps Std Dev = 16.2 Mbps RTT RTT Average = 229.2 ms Std Dev = 10.4 ms 19

Összehasonlítás Mathieu Goutelle et al.:a Survey of Transport Protocols other than Standard TCP (2004.) 20

UDP alapú módszerek Más módszerek Előnyök: egyszerűbb implementálni: felhasználói könyvtárak jó hatásfok Hátrányok: Nincs torlódásvezérlés Több projekt van itt is Most nem tárgyaljuk. DWDM optikai hálózatok Optikai Hálózati Protokollok Optikai kapcsolók Most nem tárgyaljuk. 21

Hazai fejlesztési tervek Egyetemközi Távközlési és Informatikai Központ (ETIK) Nagy sebességű transzport Új TCP verziók teljesítményelemzése és összehasonlítása szimuláció és kísérleti hálózati mérés vizsgálandó: throughput, link kihasználtsága, igazságosság (fairness) Paraméterek optimalizálása az egyes TCP variánsok optimális környezetének meghatározása Szabályozáselmélet-alapú vizsgálat globális stabilitás vizsgálata Állapot-alapú modellezés Csomagsorozatok módszerének alkalmazása Sorbaállási késleltetés mérése Potenciális együttműködök: ETIK, BME, KFKI RMKI, MTA SZTAKI, MATÁV, stb. 22

Köszönöm a figyelmet 23