به نام خدا بهبود عملکرد TCP بر روی شبکه های سیار موردی با استفاده از روش بین الیه ای ارائه دهنده : امیر.
Download ReportTranscript به نام خدا بهبود عملکرد TCP بر روی شبکه های سیار موردی با استفاده از روش بین الیه ای ارائه دهنده : امیر.
به نام خدا بهبود عملکرد TCPبر روی شبکه های سیار موردی با استفاده از روش بین الیه ای ارائه دهنده :امیر فرمانبر استاد راهنما :دک تر مهدی دهقان بهمن 85 1 روئس مطالب 2 مقدمه چالشهای TCPدر شبکه های موردی روشهای بهبود عملکرد TCPدر شبکه های موردی روش پيشنهادی ارزيابی روش پيشنهادی نتيجه گيری و کارهای اتی مقدمه شبکه موردی مجموعه ای از گره های بی سیم پویا بدون نیاز به زیر ساخت از پیش اماده یک سیستم خود مختار با گره های ازاد(مسیریاب) و لینکهای بی سیم سیستم توزیع شده با گره های پویا ،ازاد و خود سازمانده با فرم موقت انواع ان 3 کاربرد ان شبکه ایستا موردی میادین جنگ شبکه سیار موردی امداد و نجات پروتکل کنترل انتقال ویژگی های TCP دو پنجره :پنجره اعالنی (گیرنده) پنجره ازدحام(فرستنده) 4 اتصال گرا بودن دو طرفه کامل مطمئن بودن مکانیزم کنترل جریان مکانیزم کنترل ازدحام شروع اهسته اجتناب از ازدحام انتقال مجدد سریع TCP انواع خطا تایید دو نسخه ای سه گانه انقضای مهلت مقرر 5 چالشهای TCPدر شبکه های موردی کانالهای پرخطا ایستگاه های اشکار و پنهان ایستگاه پنهان :دور بودن 2ایستگاه از یکدیگر تصادم ایستگاه اشکار :نزدیک بودن دو ایستگاه به يکدیگر کاهش استفاده از کانال راه حل :مکانیزم RTS/CTS 6 تضعیف سیگنال:کاهش انرژی گیرنده محوشدگی کانال چالشهای TCPدر شبکه های موردی مسیر نامتقارن پهنای باند نامتقارن :نرخ انتقال متفاوت نرخ خطای نا متقارن: مسیر نامتقارن :عدم یکسان بودن مسیر داده و مسیر تایید ان شبکه ماهواره ای تقسیم بندی شبکه 7 استفاده از مکانیسم عقب گرد توانی عدم اطالع از زمان صحیح اتصال مجدد موجب طوالنی بودن زمان بیکاری می شود چالشهای TCPدر شبکه های موردی . شکست مسیر عامل اصلی ان :تحرک موجب خطاهای انتقال تکراری می شود مداخله الیه لینک محدودیتهای انرژی 8 ذخیره سازی انرژی :کاهش مصرف انرژی کنترل انرژی :تنظیم انتقال انرژی روی گره های سیار روشهای بهبود عملکرد TCPروی شبکه های موردی معماری شکستن سیستم به درون مولفه های ماژوالر +مشخص کردن تعامالت این مولفه های ماژوالر ماژول بندی :دادن انتزاع به طراحان سیستم برای فهم بهتر و تسریع در طراحی و پیاده سازی ویژگیها :تک ثیر و ازدیاد +طول عمر مستلزم دید طوالنی مدت از سیستم عملکرد مستلزم دید کوتاه مدت از سیستم 9 روشهای بهبود عملکرد TCPروی شبکه های موردی معماری الیه ای طراحی مناسب خطا از یک الیه خاص نشات می گیرد مناسب برای شبکه های سیمی نحوه ارتباط بین الیه ها :شدید و محکم بین الیه ای عملکرد مناسب خطا از چند الیه نشات می گیرد مناسب برای شبکه های بی سیم و سیار نحوه ارتباط بین الیه ها :منعطف و پیچیده 10 روشهای بهبود عملکرد TCPروی شبکه های موردی مشکالت شبکه های موردی مشکالت شبکه های ایستای موردی()SANETs تداخل روی کانال بی سیم ناعدالتی TCP مشکالت شبکه های سیار موردی()MANETs 11 عدم توانائی TCPدر تمایزبین علل گم شدن بسته کاهش عملکرد TCPدر اثر عوامل ذاتی MANETs روشهای بهبود عملکرد TCPروی شبکه های موردی پيشنهادات بهبودعملکرد TCPدر شبکه هاي موردي پيشنهادات اليه ای اليه لينک 12 اليه شبکه پيشنهادات بين اليه ای TCP شبکه و فيزيکي TCPفيزيکي و TCPو لينک شبکه و TCP روی شبکه های موردیTCP روشهای بهبود عملکرد TCP-F ELFN ATCP TCP-BuS و شبکهTCP TCP Fixed RTO TCP-DOOR 13 روش بین الیه ای TCP-F مبتنی بر بازخور به منظور اداره کردن شکستهای مسیر فرستنده :TCPامکان تشخیص بین گمشدن های بسته در اثر ازدحام و شکست مسیر سناریوی کلی و ساده و غیر قابل اتکا 14 روش بین الیه ای ELFN شبیه + TCP-Fتعامل واقعی بین پروتکل مسیریابی و TCP ELFNشبیه Host Unreachable ICMP ELFNدر برگیرنده پورتها و ادرسهای فرستنده و گیرنده 15 -1کشف شکست .2ارسال پيام ELFN .3از کار انداختن تايمرها .4کاوش شبکه ATCP قرار گرفتن الیه ای نازک ( )ATCPبین TCPو IP 16 استفاده از ICMPو ECN استفاده از باز خور الیه شبکه تشخیص تکه تکه شدن شبکه و ازدحام ( ATCPادامه)... ترکیبی از Destination Unreachable ICMP+ECN دریافت 3dupackنشانه وجود کانال پرخطا ورود به وضعیت اصرار ECN نشانه یک ازدحام معمولی تست بر روی شبکه اترنت فرض :ECNفرستنده همیشه در دسترس 17 TCP-BuS مبتنی بر باز خور قابلیت بافر کردن در گره های سیار استفاده از چند مکانیزم برای کشف شکست مسیر اعالن سریع اعالن صریح قطع اتصال مسیر اعالن صریح موفقیت مسیر بسط RTO بافر کردن بسته ها در طی فاز ایجاد دوباره مسیر 18 روشهای الیه TCPدر بهبود عملکرد روی شبکه های موردی Fixed TCP مبتنی بر فرستنده عدم تکیه بر باز خور شبکه روش ابتکاری برای تشخیص بین شکست مسیر و ازدحام TCP استاندارد 19 عدم دریافت تایید بسته راه اندازی الگوریتم عقبگرد نمای ی تاخیر زیاد و غیر ضروری روشهای الیه ای در بهبود عملکرد TCPروی شبکه های موردی TCP-DOOR رهیافتی انتها به انتها عدم نیاز به همکاری گره های میانی تحویل داده خارج از نوبت :نشانه شکست مسیر 20 مبتنی بر فرستنده استفاده از خصوصیت غیر کاهشی شماره تایید استفاده از یک بایت اختیاری ADSN عدم نیاز به اخطارهای فرستنده به گیرنده مبتنی بر گیرنده استفاده از دو بایت اختیاری TPSN روشهای بهبود عملکرد TCPروی شبکه های موردی کاهش عملکرد TCPدر اثر عوامل ذاتی MANETs روش بین الیه ای بین TCPو الیه شبکه روش Split TCP روشهای بین الیه ای بین الیه فیزیکی و الیه شبکه روش مسیر یابی انحصاری روش مدیریت لینک مبتنی بر قدرت سیگنال روش الیه ای در الیه شبکه روش مسیریابی مسیر پشتیبان 21 روش Split TCP 22 تحرک :دلیل اصلی شکست مسیر افزایش تعداد گامه = افزایش شکست مسیر تقسیم یک اتصال TCPبه سگمنت های کوچک تر گره پروکسی :گره واسط بین دو سگمنت محلی وظیفه پروکسی :گرفتن بسته +بافر کردن انها +ارسال تایید محلی به فرستنده یا پروکسی قبلی عملکرد مناسب :وجود 3تا 5پروکسی روش مسیر یابی انحصاری کشف شکست مسیر مبتنی بر انرژی 23 کشف مسیر به صورت پیش فعال روش مدیریت لینک مبتنی بر قدرت سیگنال نگهداری یک رکورد از قدرت سیگنال دریافتی از گره های همسایه تک گامه در هر گره پیشگوی ی شکست مسیر 0.1ثانیه پیش از شکست مسیر توسط پروتکل مسیریابی کشف مسیر به صورت پیش فعال 24 روش مسیریابی مسیر پشتیبان 25 نگهداری چند مسیر از مبدا به مقصد استفاده از یک مسیر در هر لحظه جایگزینی مسیر پشتیبان بعد از شکست مسیر بهبود موجود بودن مسیر در اتصال TCPبا استفاده از مسیریابی چند مسیره روش پیشنهادی 26 روش بین الیه ای تشخیص علت گم شدن بسته بهبود عملکرد TCPدر شبکه های موردی استفاده از سه الیه به صورت بین الیه ای ایجاد یک الیه جدید موازی با پشته پروتکل الیه :Observerمحل مشترک به اشتراک گذاری داده +مدیریت اطالعات عدم نیاز به پشتیبانی ایستگاه های پایه و زیر ساخت شبکه پیاده سازی اسان روش پیشنهادی (ادامه)... تمایز گمشدن بسته در اثر ازدحام با گمشدن بسته در اثر عوامل ذاتی شبکه های موردی عوامل ذاتی :تضعیف سیگنال ،نرخ تحرک گره های همسايه ،وجود و تعداد شکستهای مسير بهبود عملکرد TCPروی شبکه های موردی 27 تعامالت الیه فیزیکی و Observer یکی از فاک تورهای کاهش عملکرد :TCPتضعیف ونوسانات سیگنال دریافتی عوامل تضعیف ونوسانات سیگنال دریافتی :تحرک گره ها و شرایط کانال تمایز گم شدن بسته در اثر تضعیف ونوسانات سیگنال دریافتی از گم شدن بسته در اثر ازدحام وجود یک شمارنده( )FCounterبرای مدیریت بهتر نوسانات قدرت سیگنال دریافتی استفاده از دو سطح استانه سیگنال دریافتی در Observerبرای اداره کردن نوسانات سیگنال دریافتی تعامل الیه فیزیکی با الیه شبکه از طریق Observer چک کردن سطح انرژی سیگنال دریافتی در الیه فیزیکی قدرت سیگنال دریافتی کمتر از نصف سیگنال اولیه ارسال یک پیام به الیه مدیریت قدرت سیگنال دریافتی کمتر از ربع سیگنال افزایش یافته ارسال یک پیام به الیه مدیریت 28 تعامالت الیه فیزیکی (ادامه)... Fcounter=1 Fcounter=2 29 ارسال یک پیام جستجوی یک مسیر رزرو به الیه شبکه توسط Observer ارسال یک پیام تعویض مسیر رزرو به الیه شبکه توسط Observer تعامالت الیه شبکه و Observer تحرک :رخدادی همیشگی در شبکه های سیار موردی تحرک :موجب قطع اتصاالت و شکستهای مسیر متوالی الیه :Observerدارای یک شمارنده Dcounterو یک DTimer وظیفه الیه شبکه :چک کردن وضعیت اتصال بندی در زمان قطع اتصال ارسال یک پیام از الیه شبکه به الیه جدید 4 بار امکان ارسال پیام قطع اتصال از فرستنده به الیه جدید زمان جستجو برابر با 2ثانیه 30 تعامالت الیه شبکه (ادامه)... افزایش شمارنده وارسال یک پیام چک کردن وضعیت از سوی الیه جدید بعد از هر بار پیام قطع اتصال 31 تعامالت TCPو Observer ارسال یک پیام بعد از هر گم شدن بسته از TCPبه الیه جدید وظیفه :Observerشناسای ی علت گم شدن بسته و تصمیم گیری در مورداتخاذ تصمیم مناسب دربرابر گم شدن بسته 32 کنترل ازدحام معمولی :عدم وجود اطالعات در Observer ورود به مرحله :Freezeوجود اطالعات در Observer خروج از مرحله :Freezeدر صورت Resetشدن شمارنده ها و Timer تعامالت)TCPادامه)... 33 تصمیم گیری Observerدر مقابل گم شدن بسته با استفاده ازاطالعات الیه های دیگر ارزيابی روش پيشنهادی استفاده از شبيه ساز شبکهOPNET Modeler10.0 فرض :سیار بودن فرستنده و گیرنده توپولوژی زنجیری پروتکلهای مسیریابی Mobile IP :و AODV فاک تورهای ارزیابی :زمان انتقال فایل و گذردهی 34 گذردهی با در نظرگرفتن تحرک گره ها و قطع اتصال ارزيابی روش پيشنهادی (ادامه)... 35 ازمایش اول :تحرک با سرعتهای مختلف درصد بهبودی %27 :تا %32 36 ازمایش دوم :وجود و تعداد قطع اتصاالت درصد بهبودی %21 :تا %29 37 ازمایش سوم :تاثیرات اندازه بسته بر روی گذردهی درصد بهبودی%19 :تا %30 38 مقایسه یک :تحرک با سرعتهای مختلف اختالف درصد بهبودی %5:تا%7 39 مقایسه دوم :وجود و تعداد قطع اتصاالت اختالف درصد بهبودی:حداک ثر %10 40 مقایسه سوم :تاثیرات اندازه بسته بر روی گذردهی اختالف درصد بهبودی%1: 41 نتیجه گیری 42 تفاوت درصد بهبودی از یک سناریو به سناریو دیگر وجود تاثیر پروتکل مسیریابی عدم نیاز به پشتیبانی ایستگاههای پایه تغییرات اندک در پشته پروتکل شبکه امکان تشخیص علت گم شدن بسته بهبود عملکرد TCPدر شبکه های سیار موردی کارهای اینده بررسی تاثیر اطالعات الیه کاربرد استقرار و استفاده عملی روش پیشنهادی بررسی امنیت و مدیریت انرژی در کنار بهبود عملکرد TCP 43 مراجع [1] M. Hassan, R.Jain, “high-performance TCP/IP NETWORKING concepts, issues and solutions,” Pearson prentice Hall, Inc. NY, USA, 2004. [2] V. Jacobson, “Congestion avoidance and control”, in Proc. of ACM SIGCOMM, Vancouver, Canada, Aug. 1998. [3] K. Chin, J. Judge, A. Williams, and R. Kermode, “Implementation experience with MANET routing protocols,” ACM SIGCOMM Computer Communication Review, vol. 32, no. 5, pp. 49–59, Nov. 2002. [4] C. Perkins and T. Watson, “Highly dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector routing (DSDV) for mobile computers,” in Proc.of ACM SIGCOMM, London, UK, 1994. [5] C. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das, “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing,” RFC 3561, Category: Experimental, Jul. 2003. [6] K. Xu, M.Gerla, and S. Bae, “Effectiveness of RTS/CTS handshake in IEEE 802.11 based ad hoc Networks,” Ad Hoc Networks Journal,Elsevier, vol. 1, no. 1, pp. 107–123, Jul. 2003. [7] V. Paxson and M. Altman, “Computing TCP’s retransmission timer,” RFC 2988, Category: Standard Track, Nov. 2000. [8] C. Jones, K. Sivalingam, P. Agarwal, and J. Chen, “A survey of energy efficient network protocols for wireless and mobile networks,” ACM Wireless Networks, vol. 7, no. 4, pp. 343–358, 2001. [9] F. Klemm, S. Krishnamurthy, and S. Tripathi, “Alleviating effects of mobility on tcp performance in ad hoc networks using signalstrength based link management,” in Proc. of the Personal Wireless Communications, Venice, Italy, Sep. 2003, pp. 611–624. [10] M. Chiang, “Balancing transport and physical layers in wireless ad hoc networks: jointly optimal TCP congestion control and power control,” IEEE JSAC, vol. 23, no. 1, pp. 104–116, Jan 2005. 44 )...مراجع(ادامه [11] V. Kawadia and P. Kumar, “A cautionary perspective on cross layer design,” IEEE Wireless Communication Magazine, vol. 12, no. 1,pp. 3–11, Feb. 2005. [12] K. Tang and M. Gerla, “Fair sharing of MAC under TCP in wireless Ad Hoc networks,” in Proc. of IEEE Multiclass Mobility and Teletraffic for Wireless Communications Workshop, Venice, Italy, Oct. 1999. [13] K. Xu, M. Gerla, L. Qi, and Y. Shu, “Enhancing TCP fairness in ad hoc wireless networks using neighborhood red,” in Proc. of ACMMOBICOM, San Diego, CA, USA, Sep. 2003, pp. 16–28. [14] V.Anantharaman, S.-J. Park, K. Sundaresan, and R. Sivakumar, “TCP performance over mobile ad hoc networks: A quantitative study,” Journal of Wireless Communications and Mobile Computing, vol. 4, no. 2, pp. 203–222, Mar. 2004. [15] M. Gerla, K. Tang, and R. Bagrodia, “TCP performance in wireless multi-hop networks,” in Proc. of the IEEE WMCSA, New Orleans, USA, 1999. [16] K. Chandran, S. Raghunathan, S. Venkatesan, and R. Prakash, “A feedback based scheme for improving TCP performance in Ad-Hoc wireless networks,” in Proc. of the International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS’98), Amsterdam, Netherlands, May 1998. [17] G. Holland and N. Vaidya, “Analysis of TCP performance over mobile ad hoc networks,” ACM Wireless Networks, vol. 8, no. 2, pp.275–288, Mar. 2002. [18] J. Liu and S. Singh, “ATCP: TCP for mobile ad hoc networks,” IEEE JSAC, vol. 19, no. 7, pp. 1300– 1315, Jul. 2001. [19] D. Kim, C. Toh, and Y. Choi, “TCP-BuS: Improving TCP performance in wireless ad hoc networks,” Journal of Communications and Networks, vol. 3, no. 2, pp. 175–186, Jun. 2001. 45 تشکر از حضور و توجه شما اماده پاسخگوی ی به سئواالت 46 ایستگاه های اشکار و پنهان ایستگاه پنهان 47 ایستگاه اشکار مقایسه روشهای بین الیه ای TCPو شبکه شباهت :امکان تشخیص شکستهای مسیر از ازدحام تفاوت :چگونگی کشف مسیرهای دوباره ایجاد شده TCP-BuSو TCP-F اعالن صریح از الیه شبکه ELFNو ATCP استفاده از مکانیزم جستجو 48 مزیت :پیاده سازی اسانتر چالش ها :بار زیاد و مقدار بهینه فواصل زمانی جستجو ( Fixed RTOادامه)... Fixed RTO عدم دریافت تایید بسته عدم راه اندازی الگوریتم عقبگرد نمای ی ارسال دوباره بسته عدم افزایش نمای ی ثابت نگه داشتن RTO 49 ) ELFNادامه…( مزایای روش بین الیه ای ELFN 50 توقف ارسال بسته تا زمان محاسبه یک مسیر جدید کاهش تعداد دفعات RTO پنهان سازی تاخیر محاسبه دوباره مسیر مقایسه Fixed RTOو TCP-DOOR شباهت: عدم نیاز به همکاری گره های میانی عدم نیاز به اعالن صریح از سوی الیه مسیریابی تفاوت: : Fixed RTOدو بار RTOنشانه شکست مسیر : TCP-DOORتحویل خارج از نوبت درفرستنده یا Sinkنشانه شکست مسیر مقایسه: 51 : TCP-DOORعملکرد بهتر+تغییرات بیشتر ( Split TCPادامه)... مزایا عدم تغییر TCPدر میزبانهای ثابت کوتاه شدن RTTدر لینکهای بی سیم اشکاالت 52 بازیابی سریعتر وجود سربارهای اضافی نیازمند به بافری بزرگ تر نامطمئن بودن نقض مفهوم انتها به انتها دارا بودن وضعيت سخت در ايستگاه پايه مقایسه کلی روشهای گذشته 53