Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Approximation models for the evaluation of TCP/AQM networks

Marek Dariusz, Domański Adam, Domańska Joanna, Szyguła Jakub, Czachórski Tadeusz, Klamka Jerzy, Filus Katarzyna

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2022

|

Vol. 70, nr 4

art. no. e141986

EN

The article proposes a model in which Diffusion Approximation is used to analyse the TCP/AQM transmission mechanism in a multinode computer network. In order to prevent traffic congestion, routers implement AQM (Active Queue Management) algorithms. We investigate the influence of using RED-based AQM mechanisms and the fractional controller PIγ on the transport layer. Additionally, we examine the cases in which the TCP and the UDP flows occur and analyse their mutual influence. Both transport protocols used are independent and work simultaneously. We compare our solution with the Fluid Flow approximation, demonstrating the advantages of Diffusion Approximation.

2

Sared: self-adaptive active queue management scheme for improving quality of service in network systems

Adamu Aminu, Surajo Yusuf, Jafar Muhammad T.

Computer Science

|

2021

|

T. 22 (2)

251–266

EN

Considering the phenomenal growth of network systems, congestion remains a threat to the quality of the service provided in such systems; hence, research on congestion control is still relevant. The Internet research community regards active queue management (AQM) as an effective approach for addressing congestion in network systems. Most of the existing AQM schemes possess static drop patterns and lack a self-adaptation mechanism; as such they do not work well for networks where the traffic load fluctuates. This paper proposes a self-adaptive random early detection (SARED) scheme that smartly adapts its drop pattern based on a current network’s traffic load in order to maintain improved and stable performance. Under light- to moderate-load conditions, SARED operates in nonlinear modes in order to maximize utilization and throughput, while it switches to a linear mode in order to avoid forced drops and congestion under high-load conditions. Our conducted experiments revealed that SARED provides optimal performance regardless of the condition of the traffic load.

3

Algorytmy kolejkowania : algorytm RED (Random Early Detection)

Iljaszewicz Paweł

Biuletyn Naukowy Wrocławskiej Wyższej Szkoły Informatyki Stosowanej. Informatyka

|

2018

|

vol. 8, nr 1

4--8

PL

Artykuł omawia algorytm Losowego Wczesnego Wykrywania RED (ang. Random Early Detection) pozwalający bramce unikania przeciążeń w sieciach z komutacją pakietów. Brama wykrywa początkowe przeciążenie, obliczając średni rozmiar kolejki. Brama może powiadamiać o przeciążonych połączeniach lub o upuszczeniu pakietów przybywających do bramy, ustawiając bit w nagłówkach pakietów. Kiedy rozmiar średniej kolejki przekracza ustawiony próg, brama opada lub zaznacza każdy przybywający pakiet z pewnym prawdopodobieństwem, gdzie dokładny rozkład prawdopodobieństwa jest funkcją średniego rozmiaru kolejki. Bramki RED utrzymują średnią wielkość kolejki na niskim poziomie, jednocześnie zezwalając na sporadyczne impulsy pakietów w kolejce. Podczas przeciążenia prawdopodobieństwo, że brama powiadamia o konkretnym połączeniu, by zmniejszyć jego okno, jest mniej więcej proporcjonalne do udziału tego w przepustowości przez bramę. Bramki RED są zaprojektowane tak, aby dostarczyć protokół taki jak TCP, przeciążając warstwę transportową. Symulacje sieci TCP / IP są używane do zilustrowania wydajności bramki.

EN

The subject of the study is to present the Random Early Detection (RED) algorithm that allows the gateway to avoid overloading in packet switched networks. The gateway detects the initial overload by calculating the average size of the queue. The gateway can notify about overload connections or by dropping packets arriving at the gate by setting a bit in the packet headers. When the size of the average queue exceeds the set threshold, the gate descends or marks each arriving packet with a certain probability, where the exact probability distribution is a function of the average queue size. RED gates maintain the average queue size at a low level, while allowing occasional packet bursts in the queue. During overload, probability that the gateway informs about a specific connection to reduce its window is more or less proportional to this connection involved in bandwidth through the gate. The RED gateways are designed to provide a protocol such as TCP to overload the transport layer. TCP / IP network simulations are used to illustrate the performance of the gateway.

4

Wpływ mechanizmów protokołu TCP oraz algorytmów kolejkowania na transmisje danych w sieci Internet

Domański A.

Studia Informatica

|

2017

|

Vol. 38, nr 1A

1-245

EN

At the beginning of the Internet, the speed transmission does not allow to predict that it will ever be possible to transfer audio, video and other multimedia content. Consequences of the project, which was characterized by reliability and low cost of the connections proved to be a barrier at a time when the Internet became available in almost every home and in every place on the globe. Scientists developing in the 70s the base of the family of TCP/IP protocols not predicted the challenges for these protocols which bring technologies and solutions created several decades later. The most serious barrier appeared to be an Internet Protocol IP (Based on the connectionless datagram model). This model is not a good solution for the data bandwidth, delay or loosing packets sensitive transmissions. Fortunately, the structure of the Internet allowed to make changes, which initially can be implemented in a small area and then eventually spread to the larger areas. For adapt the network possibilities to the needs of its users a number of network mechanisms were created. The mission of this mechanisms is the best possible performance of the network links ensuring. The most important elements of the network traffic control are: the packets incoming management, the packets rejection in the queue, and the transmitter sending packets speed control at the transport protocol level. The standard queue behavior handle different streams according to the rule "best effort" (FIFO queue). Nowadays, the queuing algorithms that divide a link between parallel transmissions were introduced. This algorithms rank the packets preserving a queuing discipline (e.g. WFQ, WRR, DRR, CBQ). A major problem, which appeared with the development of the Internet was the network overload. They manifested by a lack of space in the routers queues. Queue overflow causes packet losses and consequently, the data retransmissions. The traditional approach implied rejection of incoming packets from the queue only after overflow. Mechanisms of active queue management introduced a new approach to this issue. According to the rules AQM earlier, preventive packet rejection is possible. These mechanisms depend on monitoring link status by monitoring the number of data in the queue. On this basis, the decision to remove the incoming packet is taken. In addition, AQM mechanisms use some TCP feature (congestion window mechanism). A congestion control method mechanism is simple, and therefore very efficient. Congestion window size is dependent on the number of received acknowledgments and grows until the sent data is accepted. Rejection of the incoming packet in the router is also an information for the sender suggesting a transmission speed reduction.The most popular AQM mechanisms increase the dropping packet probability with the queue length. In the Internet layer model there are two transport protocols UDP and TCP. TCP is incomparably more complex than UDP. The better part of Internet traffic uses the TCP protocol. TCP has the control data flow and control the correctness of the transmitted data mechanisms. Also congestion control mechanisms have been introduced in this protocol. With the development of the Internet the better congestion control mechanisms were created. Currently, there are dozens adapted to a variety of network conditions mechanisms. The control of the speed generation, acting efficiently under all reasonable network conditions is not a trivial problem. This feature of the transport protocol is extremely important in the era of heterogeneous network consisting of various transmission media (wireless, satellite, optical, or simply cable).

PL

Na początku istnienia Internetu, przy ówczesnych prędkościach transmisji, nikt nie był w stanie przewidzieć, że kiedyś będzie możliwy przesył dźwięku, obrazu oraz innych treści multimedialnych. Konsekwencje wynikające z projektu, który cechowała niezawodność i niski koszt połączenia, okazały się barierą, w momencie kiedy sieć Internet stała się dostępna niemal w każdym domu i w każdym miejscu na kuli ziemskiej. Naukowcy opracowujący w połowie lat 70. zeszłego wieku podstawy rodziny protokołów TCP/IP nie przewidzieli, jakie wyzwania dla tych protokołów przyniosą technologie i rozwiązania powstałe kilkanaście czy nawet kilkadziesiąt lat później. Najpoważniejszą aktualnie barierą okazał się by protokół internetowy IP (oparty na bezpołączeniowym modelu datagramowym). Model ten nie jest dobrym rozwiązaniem dla przesyłu danych wrażliwych na przepustowość, opóźnienie czy tez gubienie pakietów. Na szczęście struktura Internetu pozwalała na wprowadzanie zmian, które początkowo można implementować na niewielkim obszarze, a potem ewentualnie dane rozwiązania rozprzestrzenić. W celu dostosowania sieci do dzisiejszych potrzeb jej użytkowników stworzono wiele mechanizmów sieciowych, których zadaniem jest zapewnienie możliwie najlepszych parametrów połączeń w sieci. Najważniejsze elementy sterowania strumieniami ruchu sieciowego to: zarządzanie pakietami nadchodzącymi do węzła transmisyjnego, zarządzanie odrzucaniem pakietów w kolejce oraz zarządzane prędkością wysyłania pakietów przez nadajnik na poziomie protokołu transportowego. W miejsce standardowego podejścia do obsługi różnych strumieni według reguły „best efford” (kolejka FIFO), zaczęto wprowadzać algorytmy kolejkowania, umożliwiające podział łącza między równolegle odbywające się transmisje. Algorytmy te szeregują pakiety i wysyłają, zachowując pewną dyscyplinę kolejkowania (np. algorytmy WFQ, WRR, DRR, CBQ i inne). Poważnym problemem, który pojawił się wraz z rozwojem sieci Internet, były przeciążenia sieci. Objawiały się one brakiem miejsca w buforach wyjściowych routerów. Przepełnienie kolejek powoduje straty pakietów, a w następstwie retransmisje danych. Tradycyjne podejście zakładało odrzucanie nadchodzących pakietów z kolejki dopiero po przepełnieniu bufora. Zastosowanie mechanizmów aktywnego zarzadzania wprowadziło nowy sposób podejścia do tego zagadnienia. Zgodnie z regułami AQM możliwe jest wcześniejsze, prewencyjne odrzucanie pakietów. Mechanizmy te polegają na monitorowaniu stanu łącza poprzez śledzenie liczby danych w kolejce. Na tej podstawie podejmuje się decyzję o ewentualnym usunięciu nadchodzącego pakietu. Dodatkowo mechanizmy AQM wykorzystują pewne cechy protokołu TCP (mechanizm okna przeciążeniowego). Sposób działania mechanizmu kontroli przeciążeń jest prosty, a przez to bardzo skuteczny. Rozmiar okna przeciążenia zależny jest od liczby uzyskanych zwrotnych potwierdzeń i rośnie aż do momentu, gdy pewna porcja danych nie zostanie zaakceptowana. Odrzucenie w routerze nadchodzącego pakietu jest jednocześnie informacja dla nadawcy sugerująca zmniejszenie prędkości nadawania. W najpopularniejszych mechanizmach AQM prawdopodobieństwo odrzucenia pakietu rośnie wraz z zapełnieniem bufora. Na poziomie warstwy transportowej modelu warstwowego sieci Internet istnieją dwa protokoły – UDP i TCP. Protokół TCP jest nieporównywalnie bardziej złożony niż UDP. Większość internetowego ruchu odbywa się z wykorzystaniem protokołu TCP. Został on wyposażony m.in. w mechanizmy sterowania przepływem danych i pewnego dostarczania przesyłki do adresata. W protokół ten wbudowano również mechanizmy kontroli przeciążeń. Wraz z rozwojem Internetu mechanizmy te rozbudowywano o kolejne, coraz sprawniej przesyłające dane mechanizmy. Mechanizmów takich, dostosowanych do różnorodnych warunków sieciowych, jest kilkadziesiąt, z czego kilkanaście znalazło już swoje stałe miejsce w systemach operacyjnych komputerów.

5

Active queue management with discrete sliding modes in TCP networks

Ignaciuk P., Karbowańczyk M.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2014

|

Vol. 62, nr 4

701--711

EN

In this paper, a new active queue management (AQM) algorithm for data traffic control in TCP/IP networks is developed. The algorithm design is based on the principles of discrete sliding-mode control. Unlike majority of earlier studies, the design procedure considers the effects of both non-negligible delay in transferring data and feedback information and unpredictable capacity variations. The switching function is selected to incorporate a delay compensation mechanism, which ensures efficient network operation even for large bandwidthdelay product connections. The proposed algorithm, implemented as a packet marking scheme, is tested in discrete event ns-2 simulator. The results show that the algorithm provides fast convergence to steady state after sudden, unanticipated capacity changes. By generating smaller overshoots, the proposed algorithm also allows for reducing buffer space requirements to avoid packet loss as compared to the benchmark AQM solutions.

6

Analiza efektywności przeciwdziałania przeciążeniom chwilowym przez algorytmy wczesnego wykrywania przeciążeń w sieciach TCP/IP

Płachecki K., Przyłucki S.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2008

|

T. 12, z. 2

359-364

PL

Wymagania stawiane współczesnym sieciom TCP/IP są w znacznym stopniu zróżnicowane ze względu na stosowanie aplikacji akceptujących odmienne poziomy parametrów QoS. Dodatkowo, wzrastający udział transmisji czasu rzeczywistego RTP wymusza poszukiwanie nowych metod aktywnego zarządzania obsługą pakietów w węzłach sieci. W prezentowanym artykule autorzy dokonują analizy efektywności przeciwdziałania przeciążeniom chwilowym przez algorytmy RED, REM i FuzzyREM (FREM) w odniesieniu do stopnia wykorzystania bufora wyjściowego oraz liczby odrzuconych pakietów.

EN

This paper presents active queue management mechanisms to provide congestion control in TCP/IP best-effort networks: RED, REM and FuzzyREM (FREM). Authors propose, how to better solve the drop tail and buffer utilization problems in the basic AQM mechanisms, with one buffer and a server.