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Datagram Congestion Control Protocol: Analisi, Implementazione e Valutazione delle prestazioni

Informazioni tesi

  Autore: Luigi Diana
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2006-07
  Università: Università degli Studi di Napoli - Federico II
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria informatica
  Relatore: Antonio Pescapè
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 143

Negli ultimi anni la valutazione e l’ottimizzazione delle prestazioni delle reti IP e delle applicazioni telematiche ha sollevato notevole interesse; tale inter-esse si `e diffuso nell’ottica di fornire agli utenti servizi che abbiano una qualità sempre maggiore e che rispettino vincoli dipendenti dalle applicazioni stesse.
In particolare, la grande diffusione di applicazioni multimediali ha fatto si che l’attenzione si rivolgesse verso quei protocolli che meglio riescono a supportare media i quali richiedono parametri vincolanti in termini di timing, di banda disponibile etc. Fino ad oggi le applicazioni multimediali hanno utilizzato come protocollo di trasporto, UDP (User Datagram Protocol), che, non effettuando controlli sulle condizioni della rete n´e sulla effettiva ricezione dei pacchetti, garantisce un minore ritardo di consegna degli stessi.
L’utilizzo di UDP per le applicazioni multimediali crea però un serio pericolo per la rete internet, in quanto esso non utilizza meccanismi di controllo di congestione. Tali meccanismi consentono di adattare il rate di trasmissione alla reale banda disponibile e, dunque, di prevenire o di rilevare un’eventuale congestione. Per tale motivo `e stato necessario definire un nuovo protocollo di trasporto capace di coniugare le funzionalit`a di UDP con un meccanismo per il controllo della congestione; tale protocollo `e il Datagram Congestion Control Protocol (DCCP).
Nel presente lavoro di tesi si `e inizialmente analizzato DCCP, un protocollo di trasporto a datagrammi, inaffidabile, e con controllo di congestione. Tale controllo `e effettuato attraverso differenti meccanismi i quali possono essere scelti dall’utente, tra i quali il TCP-Like, basato sul meccanismo di controllo di congestione definito in TCP, ed il TCP-Friendly Rate Control, meccanismo innovativo basato non su una finestra di congestione, ma sulla definizione di un sending rate. Questo parametro `e funzione di alcune statistiche inviate in feedback dall’end point ricevente. Il TCP-Friendly Rate Control permette al sender di avere informazioni sullo stato della congestione, e di diminuire il sending rate con una variazione meno brusca rispetto a quella che avviene nel TCP-Like.
Successivamente si `e effettuata un’analisi della piattaforma di generazione di traffico da utilizzare per lo studio prestazionale. Tra le varie disponibili in rete si `e scelto di utilizzare D-ITG (Distributed Internet Traffic Generator).
Si `e quindi studiata la struttura della piattaforma effettuando anche diversi test per l’individuazione e la risoluzione di eventuali bug. Tale fase `e stata necessaria affinch´e si potesse passare al successivo step di implementazione del supporto di DCCP.
Dopo l’implementazione delle funzionalit`a di base, sono state aggiunte feature peculiari di DCCP quali la scelta del meccanismo di controllo della congestione da utilizzare, e l’aggiunta di un log per le informazioni rilasciate dal protocollo stesso quali il rate di trasmissione, il rate di perdite etc. Per l’implementazione di tali funzionalit`a c’`e stato bisogno sia di modificare alcuni messaggi di segnalazione della piattaforma sia di gestire un’attività di log. Vista l’assenza di una documentazione delle API utilizzate, questa fase ha avuto come output anche una descrizione delle funzionalit`a offerte e implementate per DCCP.
Nell’ultima parte della tesi `e stata condotta un’analisi prestazionale di questo protocollo rispetto a quelli esistenti; in particolare si `e analizzato il comportamento del protocollo, su diversi scenari di rete, rispetto a quello di UDP.

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Capitolo 1 DATAGRAM CONGESTION CONTROL PROTOCOL In questo capitolo verra` effettuata un’analisi del Datagram Congestion Con- trol Protocol, con particolare attenzione alle opzioni permesse, ed ai mecca- nismi di controllo della congestione utilizzati. 1.1 Introduzione La presenza di traffico generato dalle applicazioni multimediali cresce costan- temente in Internet. Queste applicazioni generano flussi di datagram UDP, poiche` per esse risulta piu` importante, tra le caratteristiche della trasmis- sione, la consegna in tempo rispetto all’affidabilita` . Per tale motivo il proto- collo TCP risulta essere non adatto, in quanto esso puo` introdurre un ritardo arbitrario dovuto alle sue caratteristiche di affidabilita` e di inoltro ordinato dei pacchetti; in particolare UDP viene preferito a TCP poiche`: • Ritardo di Startup: l’handshake a tre vie, utilizzato da TCP, che viene effettuato prima della trasmissione dei dati, mentre UDP elimina questo ritardo; • Assenza di stato: TCP mantiene uno stato della connessione. Cio` incrementa il rischio di potenziali attacchi. Invece UDP non mantiene uno stato della connessione;

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