Simulation models of fair scheduling for the TCP and UDP streams

• Autorzy: Nowak S. , Domańska J. , Domański A.

Warianty tytułu

PL

Model symulacyjny równomiernego kolejkowania strumieni TCP I UDP

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nowadays, a lot of Internet applications are using UDP protocol to transport the data. The congestion control mechanisms built into TCP protocol in conjunction with the Active Queue Management mechanisms, during normal operation of the Internet network, favor UDP streams. The article investigates the influence of active queue menagement and scheduling algorithm on fairness of TCP and UDP data streams.

PL

We współczesnych aplikacjach, działających w sieci Internet transmisje realizuje się korzystając najczęściej z protokołu UDP. Mechanizm kontroli przeciążeń, wbudowany w TCP, współpracujący z mechanizmami AQM, działającymi w kolejkach powoduje, że znaczący udział ruchu UDP jest w stanie zawłaszczyć pasmo transmisji. W artykule badano wpływ różnych wariantów kolejkowania na ruch TCP i UDP, aby zapewnić możliwie najlepszy (najbardziej sprawiedliwy) podział pasma. Badania prowadzono z wykorzystaniem pakietu symulacyjnego OMNeT++ wraz z pakietem INET (do symulacji protokołu TCP/IP). Do funkcjonalności tych narzędzi dodano implementacje dla kolejek PRIO oraz SFQ (osobne kolejki dla ruchu TCP i UDP, obsługiwanych zgodnie z regulaminem FIFO oraz RED). Badania przeprowadzano dla różnych konfiguracji usług korzystających z UDP i TCP, współdzielacych łącze, stanowiące wąskie gardło pomiędzy podsieciami (Rys. 3). W symulacjach badano parametry kolejek (długość, liczba odrzuconych pakietów) oraz parametr RTT transmisji TCP. Dobranie właściwego sposobu kolejkowania jest zagadnieniem złożonym. Dla typowego mechanizmu RED obserwujemy zawłaszczanie łącza przez usługę UDP. Dla kolejek priorytetowych TCP oraz mechanizmu SFQ sytuacja jest odwrotna. Transmisja TCP o odpowiednio dużym natężeniu staje się dominująca, co bardzo niekorzystnie wpływa na UDP, szczególnie jeśli jest związany z usługami o określonych wymaganiach QoS (typu np. wideo w czasie rzeczywistym). Określone, drobne modyfikacje regulaminów także nie dają zauważalnej poprawy. Dla określonego przypadku można dobrać możliwie najlepszy mechanizm kolejkowania z odpowiednimi parametrami (w badanym przypadku było to PRIO dla kolejki UDP), w innej konfiguracji ruchu parametry i regulaminy kolejek dla najlepszego przypadku będą już inne. Trudno jest więc na tym etapie zaproponować rozwiązanie uniwersalne. Zaproponowanie takiego mechanizmu jest motywacją dla przyszłych prac w tej dziedzinie.

Słowa kluczowe

EN

fairness queueing; active queue management; conquestion control

• Wydawca: Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Theoretical and Applied Informatics
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 21, No. 3-4
• Strony: 193--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys.

Twórcy

autor

Nowak S.

autor

Domańska J.

autor

Domański A.

• Polish Academy of Sciences Baltycka 5, 44–100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• 1. S. Nowak, J. Doma´nska, A. Doma´nski: “Performance modeling of selected AQM mechanisms in TCP/IP network” IWSI 2009.
• 2. J. Doma´nska, A. Doma´nski, T. Czachórski: “Implementation of modified AQM mechanisms in IP routers”, Journal of Communications Software and Systems, Vol. 4, 1, March 2008.
• 3. J. Doma´nska, A. Doma´nski: “Active Queue Management in Linux based routers” IWSI 2008.
• 4. A. Brachman: “Wplyw mechanizmow kontroli ruchu na jakosc uslug w sieciach bezprzewodowych”, Phd Thessis, Gliwice 2008.
• 5. H. Lee, Soo-hyeong Lee, Yanghee Choi: The Influence of the Large Bandwidth-Delay Product on TCP Reno, NewReno, and SACK, Japonia, 2001.
• 6. W. Burakowski, H. Tarasiuk, P. Krawiec: “Analiza algorytmow i mechanizmow sterowania ruchem na poziomie pakietow w sieci IP QoS”, Polska, 2008.
• 7. J. Doma´nska, A. Doma´nski, T. Czachórski: “The Drop-From-Front Strategy inAQM”, Lecture Notes in Computer Science, Vol. 4712/2007, pp. 61-72, Springer Berlin/ Heidelberg, 2007.
• 8. A. Kapadia, W. Feng, R. H. Campbell: GREEN: A TCP Equation Based Approach to Active Queue Management; http://www.cs.dartmouth.edu/ akapadia/ papers/UIUCDCSR-2004-2408.pdf
• 9. S. Athuraliya, V. H. Li, S. H. Low and Q. Yin: REM: Active Queue Management; http://netlab.caltech.edu/FAST/papers/cbef.pdf
• 10. S. S. Kunniyur: Member, IEEE, and R. Srikant, Senior Member, IEEE An Adaptive Virtual Queue (AVQ) Algorithm for Active Queue Management; http://comm.csl.uiuc.edu/srikant/Papers/avq.pdf
• 11. E. Hashem: Analysis of random drop for gateway congestion control; http://www.worldcatlibraries.org/oclc/61689324
• 12. W. Feng, D. Kandlur, D. Saha, K. Shin: Blue: A New Class of Active Queue Management Algorithms; http://citeseer.ist.psu.edu/feng99blue.html
• 13. W. H. Feng, D.D. Kandlur, D. Saha, K.G. Shin: A Self-Configuring RED Gateway; http://citeseer.ist.psu.edu/470052.html
• 14. http://en.wikipedia.org/
• 15. S. Floyd, V. Jacobson: Random Early Detection gateways for Congestion Avoidance; http://www.cs.ucsd.edu/classes/wi01/cse222/papers/floyd-red-ton93.pdf
• 16. Random Early Detection (RED): Algorithm, Modeling and Parameters Configuration;http://photon.poly.edu/ jefftao/JTao RED report.pdf
• 17. S. Floyd, R. Gummadi, and S. Shenker Adaptive RED: An Algorithm for Increasing the Robustness of REDs Active Queue Management; http://citeseer.ist. psu.edu/448749.html
• 18. D. Lin, R. Morris: Dynamics of Random Early Detection; https://pdos.csail.mit.edu/˜rtm/papers/fred.pdf
• 19. RFC 793 – Transmission Control Protocol, http://www.faqs.org/rfcs/rfc793.html
• 20. http://en.wikipedia.org/wiki/TCP congestion avoidance algorithm
• 21. T. Alemu, A. Jean-Marie: Dynamic Configuration of RED Parameters; http:// citeseer.ist.psu.edu/728472.html
• 22. R.Verma, A. Iyer, A. Karandikar: Towards an adaptive RED algorithm for archiving daleloss performance http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs all.jsp?arnumber=1214606
• 23. X. Yang, H. Chen, S. Lang: Estimation Method of Maximum Discard Probability in RED Parameters http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs all.jsp?arnumber=1712588
• 24. J. Hong, C. Joo, S. Bahk: Active queue management algorithm considering queue and load states http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=/iel5/9617/30391/01401608.pdf
• 25. S. Floyd: Discussions of setting parameters, http://www.icir.org/floyd/REDparameters.txt 1997.
• 26. B. Zheng, M. Atiquzzaman: A framework to determine the optimal weight parameter of red in next generation internet routers, The University of Dayton, Department of Electrical and Computer Engineering, Tech. Rep., 2000.
• 27. M. May, T. Bonald, J. Bolot: Analytic evaluation of red performance, IEEE Infocom 2000, Tel-Aviv, Izrael, 2000.
• 28. W. Chang Feng, D. Kandlur, D. Saha: Adaptive packet marking for maintaining end to end throughput in a differentiated service internet, IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 7, no. 5, pp. 685-697, 1999.
• 29. M. May, C. Diot, B. Lyles, and J. Bolot: Influence of active queue management parameters on aggregate traffic performance, Research Report, Institut de Recherche en Informatique et en Automatique, Tech. Rep., 2000.
• 30. M. Hassan, R. Jain: High Performance TCP/IP Networking. Pearson Education Inc., 2004.
• 31. C. Liu, R. Jain: Improving explicit congestion notification with the mark-front strategy. Computer Networks, Amsterdam Netherlands: 1999 2001.
• 32. OMNET++ homepage, http://www.omnetpp.org/.
• 33. J. Domańska, K. Grochla, S. Nowak: Symulator zdarzeń dyskretnych OMNeT++, Wyd. Wyzsza Szkola Biznesu w Dabrowie Górniczej, Dabrowa Górnicza 2009.
• 34. INET homepage, http://inet.omnetpp.org/.
• 35. J. Postel (ed.), et al.: “Transmission Control Protoco”, Information Sciences Institute,University of Southern California, Internet RFC 0793, September 1981.
• 36. W.R. Stevens: “TCP Slow Start, Congestion Avoidance, Fast Retransmit, and Fast Recovery Algorithm”, Internet RFC 2001, January 1997.
• 37.S. Low: “Equilibrium and Dynamics of TCP/AQM”, netlab.caltech.edu, March 2002.