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TCP 连接传输速率限制因素的测量和诊断

TCP 连接传输速率限制因素的测量和诊断. 吕国晗，严程，李星 清华大学电子工程系 NGN 实验室. 该图来自 http://e2epi.internet2.edu/btg/. 背景. TCP 被广泛使用 Web File downloading P2P sharing/streaming 90% 以上的数据包传输使用 TCP 协议 TCP 速率受限如何诊断？. 研究动机. TCP 的速率限制因素 应用层协议 发送端窗口 → 增大发送端缓存 ( 主机 ) ‏ 接收端窗口 → 增大接收端缓存 ( 主机 ) ‏ 拥塞窗口 → 找出丢包的原因 (ISP) ‏

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TCP 连接传输速率限制因素的测量和诊断

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Presentation Transcript

  1. TCP连接传输速率限制因素的测量和诊断 吕国晗，严程，李星 清华大学电子工程系NGN实验室

  2. 该图来自http://e2epi.internet2.edu/btg/

  3. 背景 • TCP被广泛使用 • Web • File downloading • P2P sharing/streaming • 90%以上的数据包传输使用TCP协议 • TCP速率受限如何诊断？

  4. 研究动机 • TCP的速率限制因素 • 应用层协议 • 发送端窗口 →增大发送端缓存(主机)‏ • 接收端窗口 → 增大接收端缓存(主机)‏ • 拥塞窗口 → 找出丢包的原因(ISP)‏ • 瓶颈带宽 → 提高瓶颈链路的带宽(ISP)‏ • 如何诊断 • 仅仅丢包和延迟不能说明问题

  5. 大纲 • 相关工作 • 基本思路 • 诊断方法 • 仿真结果 • 结论和今后的工作

  6. 相关工作 • 从TCP协议栈中提取信息 • Web100: 在Linux TCP协议栈中增加各种统计量 • 分析Packet trace • Zhang, et al [SIGCOMM 2000] • Siekkinen, et al [CoNEXT 2005] • Timmer, et al [IEEE/IFIP 2006] • 基本思路：分析Flight size的变化

  7. 基本思路 • 只考虑TCP Bulk Transfer • TCP速率 = 平均窗口/平均RTT • 平均窗口受限，RTT与窗口大小无关 • 瓶颈带宽限制，RTT随窗口线性增长

  8. 确定窗口受限因素(I)‏ • 获得Flight size的变化过程 • 确定确认包和数据包的对应关系 • 发送端trace • Fligh size = DATA.snd_max - ACK.snd_una Packet Capture TCP Stack ACK DATA

  9. 确定窗口受限因素(II)‏ • 分析Flight size的变化过程 • 接收端窗口限制的确定 • 接收端窗口大小在TCP包头 • 发送端窗口和拥塞窗口限制的区别 • 受限于发送端窗口：Flight size长时间不变化 • 受限于拥塞窗口：Flight size定期增长 • 模拟TCP拥塞窗口线性增长过程，比较模拟值和实际的Flight size

  10. RTT的测量 • RTT = T0–T1 • T0是收到确认包的时间 • T1是发送数据包的时间 T1 TCP Stack Internet DATA ACK T0

  11. 仿真实验 • 实验床 • 网络环境 • 网路丢包 • 大带宽延迟积链路 • 瓶颈带宽

  12. 实验环境一：网络丢包

  13. 实验环境二：大带宽延迟积

  14. 实验环境三:链路瓶颈带宽

  15. 结论和今后的工作 • 工具能很好定位TCP链接的速率限制因素 • 应用到实际网络中 • 和web100进行比较 • 将分析扩展到对接收端trace的支持

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