aalto1 untyped-item.component.html
Multipath TCP:n kokeellinen analyysi haasteellisissa verkoissa
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Electrical Engineering |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
Language
fi
Pages
67
Series
Abstract
An increasing number of devices connected to the Internet are mobile, such as laptop computers or mobile phones. These mobile devices often have multiple network interfaces, such as Ethernet, Wi-Fi, or 5G. Servers in the data center can also have many network interfaces. Traditional network protocols can only exploit a single network interface. If the network cable is disconnected or the device moves out of range, connections using this interface will be lost. Multipath TCP is an extension to the standard TCP protocol. A Multipath TCP connection can utilize multiple network interfaces of a device. In this way, the connection’s fault tolerance and performance can be improved.
This thesis evaluates the Multipath TCP implementation of a Linux operating system. Implementation is evaluated for its performance and responsiveness to changing conditions. This evaluation was conducted in an emulated environment. In this emulated environment, link parameters, such as capacity and delay, were configured for the network links. During the tests, these parameters were changed, or the interface was turned off completely. These were used to emulate a degraded link or a network cable disconnection (link disconnection). In addition, the Multipath TCP connection was tested for its TCP friendliness. In this test, a normal TCP connection competed with a Multipath TCP connection for the network capacity.
As expected, traffic on a degraded or disconnected link was reduced. Similarly, when the TCP connection competed for the same resources, the transmission rate of the Multipath TCP connection decreased. After the link degraded, the transmission rate of the Multipath TCP connection also decreased on the stable link. After the link recovered to its original state, the transmission rate also recovered quickly. However, traffic did not always return after the network interface was shut down and restarted.
Kasvava osa Internetiin liitetyistä laitteista on liikkuvia, kuten kannettavat tietokoneet ja matkapuhelimet. Näillä laitteilla on usein useampia verkkorajapintoja, kuten Ethernet, WiFi tai 5G. Myös datakeskuksissa palvelimet voivat käyttää useampaa verkkorajapintaa. Alkuperäiset verkkoprotokollat eivät kuitenkaan pysty hyödyntämään samanaikaisesti useaa verkkorajapintaa. Jos verkkokaapeli irroitetaan tai laite siirtyy kantaman ulkopuolelle, tätä liitäntää käyttävät yhteydet katkeavat. Multipath TCP on laajennus tavalliseen TCP-protokollaan. Multipath TCP -yhteys voi hyödyntää useampia laitteen verkkorajapintoja. Tällä tavalla voidaan parantaa yhteyden vikasietoisuutta ja suorituskykyä.
Tässä työssä arvioidaan Linux-järjestelmän Multipath TCP -toteutuksen suorituskykyä ja kykyä reagoida muuttuviin tilanteisiin. Tämä suorituskyvyn arvointi toteutetaan emuloidussa ympäristössä. Tässä emuloidussa ympäristössä linkeille asetettiin parametreja, kuten kapasiteetti ja viive. Testien aikana näitä parametreja muutettiin tai rajapinta sammutettiin kokonaan. Näillä emuloitiin linkin heikentymistä ja verkkokaapelin irrottamista eli linkin katkeamista. Lisäksi Multipath TCP -yhteyden TCP-ystävällisyyttä testattiin tilanteessa, jossa kapasiteetista kilpaileva tavallinen TCP-yhteys ilmestyi linkille.
Odotetusti heikentyneellä ja sammuneella linkillä lähetysnopeus putoaa. Samoin TCP-yhteyden kilpaillessa samoista resursseista Multipath TCP -yhteyden käyttämä kapasiteetti pieneni. Linkin heikentymisen jälkeen lähetysnopeus laski myös linkillä, joka ei heikentynyt. Linkin palauduttua alkuperäiseksi lähetysnopeuskin tällä linkillä palautui nopeasti. Verkkorajapinnan sammumisen ja uudelleenkäynnistymisen jälkeen liikenne ei kuitenkaan aina palautunut linkille.