FAST TCP Da Teoria às experiências Aluno: Jailton Neves 2006/2 Universidade Federal Fluminense Mestrado em Eng. de Telecom. Engenharia de Redes Professor: Michael Stanton

AGENDA Introdução Motivação Base Teórica O protocolo FAST TCP Resultado das experiências Conclusões

Introdução Algoritmo TCP atual - Crescimento de BDP (Bandwidth Delay Product), criando eventuais gargalo. - Necessidade de novos protocolos - TCP FAST 1 - elimina oscilações nível de pacote 2 – usa atraso por enfileiramento 3 – tem fluxo dinâmico estável

Motivação TCP atual baseado em Reno (AIMD) Empurra fila para descarte, ruim p/ big RTT. TCP FAST versão de alta velocidade do TCP VEGAS (estabiliza taxa e ajusta a um valor a cada RTT). Com isso mantém o trajeto inteiramente utilizado.

Base Teórica Controle de congestionamento atual. - Source algorithm – adapta tx de envio ou janela p/ info. de cong. no caminho. - Link algorithm – em roteadores no caminho que atualizam a dão feedback à fonte com info. local de congestionamento. As medidas de congestionamento são probabilidade de perda e enfileiramento por delay. Reno – usa probabilidade de perda como medida de congestionamento. Vegas – usa enfileiramento por delay.

Base Teórica TCP/AQM (Active Queue Managment) forma um sistema de feedback distribuído onde centenas de milhões de fontes TCP e centenas de milhares de redes interagem uma com a outra executando um simples algoritmo baseado em informação local. O resultado da interação é um comportamento coletivo que proporciona estabilidade e equilíbrio.

O Protocolo TCP FAST Possui 4 mecanismo de controle de cong. com funções independentes: - Controle de dados – quais pkt enviar - Controle da janela – quantos pkt enviar - Controle de rajadas – quando transmitir - Componente de estimação – fornece info. para as decisões sejam tomadas.

Estimação Computa 2 informações de feedback p/cada pacote enviado usado pelos outros 3: - delay da fila de multibit. - indicação de 1bit perdido ou 0 bit perdido. ACK positivo – FAST cálcula RTT correspondente ao pacote e cálcula o RTT mínimo e RTT médio exponencial. A média e o RTT mínimo são usados no componente do controle de janela. ACK negativo gera indicação de perda para o pacote ao controle de dados.

Controle da Janela TCP FAST usa enfileiramento por delay. O FAST ajusta sua janela para uma grande soma, acima ou baixo, quando o número de pacotes bufferizados se distanciar de seu alvo através de uma equação matemática de modo que fluxos pequenos não são penalizados. Neste sentido, FAST é uma versão de alta velocidade do Vegas. Converge rápido exponencialmente ao ponto de equilíbrio.

Controle de dados Seleciona o pacote seguinte a enviar e decide como misturar os 3 candidatos - Pacotes novos - Pacotes julgados perdidos (NACK) - Pacotes transmitidos não reconhecidos Sem perda pacotes novos enviados como velho e reconhecidos na seqüência. Em recuperação de perda, decisão deve ser tomada (quais dos 3 acima enviar). Decisão torna-se especialmente importante quando BDP é grande(Exemplo).

Controle de rajadas Transmite em rajadas para utilizar a largura de banda disponível, ex. grande BDP. Um simples reconhecimento pode reconhecer milhares de pacotes abrindo janela grandes. Medir é uma maneira comum de resolver o problema de rajadas de um transmissor. É utilizado 2 mecanismo de controle rajada: - Burstiness reduction – qtos pkt enviar p/ACK. - Windows pacing – aumenta a janela cong. sobre um tempo ocioso de uma conexão.

Resultados Experimentais TCP FAST foi testado sobre distâncias continentais, transatlântica e transoceânicas, mais de quilômetros, empregando uma variedade de produtos. Primeira demonstração pública durante a Super Computing Conference (SC 2002) Equipe de pesquisa da Caltech-SLAC em parceria com CERN, DataLight, TeraGrid, Cisco.

Experiência após a SC 2002

Resultados Experimentais Várias experiências com MTU padrão de 1500 bytes incluindo header Em todas o Gargalo era o cartão gigabit Ethernet ou o link OC-48 transatlântico. Primeiro foram utilizados tam. de fila padrão de 100 pacotes, depois aumentaram para pacotes. A comparação é resumida nas três primeiras fileiras da tabela a seguir

Resultados Experimentais L3 – 6h (Sunnyvale e Baltimore) MTU padrão Incapaz de medir experiências do fluxo 7, 9 e 10 para TCP atual, trajeto StarLight e Baltimore indisponível após SC 2002.

Resultados Experimentais Traces do thoughput para algumas experiências

Resultados Experimentais Traces do thoughput para fluxos 7, 9 e 10 usando FAST com fila de 100 pkt

Conclusões Ao contrário do TCP Reno e seus variações, TCP FAST é baseado em atraso Isto permite que ele consiga elevada utilização sem ter que encher o buffer e incorrer grande atrasos por enfileiramento, como os algoritmos baseados em perda freqüentemente. Consegue justiça proporcional e não penaliza fluxos com grandes RTTs.