بهبود کارایی پروتکل  TCPدر شبکه های بی سیم سرعت بالا

عنوان پایان‌نامه

بهبود کارایی پروتکل TCPدر شبکه های بی سیم سرعت بالا

دانشجو در تاریخ ۱۳ شهریور ۱۳۹۲ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "بهبود کارایی پروتکل TCPدر شبکه های بی سیم سرعت بالا" را دفاع نموده است.

رشته تحصیلی: مهندسی فناوری اطلاعات

مقطع تحصیلی: کارشناسی ارشد

محل دفاع: کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2370;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60617

تاریخ دفاع: ۱۳ شهریور ۱۳۹۲

دانشجو: مریم شفیعی

استاد راهنما: مسعود رهگذر, ناصر یزدانی

چکیده

لینک فایل چکیده

پروتکل TCP رایج‌ترین پروتکل انتقال در اینترنت است. متأسفانه کارایی TCP در محیط‌های بی‌سیم دچار افت شدیدی می‌شود، زیرا TCP برای شبکه‌های سیمی‌‌طراحی شده و در مواجهه با ویژگی‌های شبکه‌های بی‌سیم دچار اشکال می‌شود. تمام پیاده سازی‌های عملی TCP فرض می‌کنند که اتلاف بسته در اثر ازدحام رخ داده و خطای کانال را نادیده می‌گیرند. درحالیکه TCP در صورت انقضای مهلت یا رسیدن ACK ‌های تکراری، نه تنها نباید سرعت خود را کاهش دهد، بلکه باید تلاش بیشتری در ارسال سریع و مجدد آنها داشته باشد. از طرفی این پروتکل ارسال مطمئن داده‌ها را تضمین می‌کند و حدود 85% کاربرد‌های اینترنت از این استاندارد استفاده کرده اند. بنابراین حذف این پروتکل یا نادیده گرفتن مشکلات آن عملا غیر ممکن است. در سال‌های اخیر، پیشنهاد‌های بسیاری به منظور حل این مشکلات ارائه شده است. این پایان نامه ابتدا تمام مشکلاتی که در شبکه‌های بی‌سیم بر کارایی TCP تاثیر منفی گذاشته‌اند را بررسی کرده. در این راستا این مشکلات را به دو دسته‌ی مشکلات ناشی از ساختار پروتکل TCP و مشکلات ناشی از ویژگی‌های محیط بی‌سیم تقسیم کرده‌ایم. همچنین روش‌های بهبود کارایی TCP را از دو نقطه نظر کاربردها و پیاده‌سازی به دو دسته تقسیم نموده و درباره ماهیت هر یک از روش‌ها و نقاط ضعف و قوتشان بحث کرده‌ایم. در ادامه یک پروتکل جدید انتها به انتها به نام WVTCP که در برخورد با اتلاف بسته‌های تصادفی موثر و کارامد است معرفی می‌نماییم. عنصرکلیدی WVTCP این است که‌این پروتکل سطح ازدحام شبکه را مانیتور کرده و از این اطلاعات برای تشخیص علت اتلاف بسته‌ها (ازدحام و یا خطای بیتی) استفاده می‌کند. به علاوه ما از یک تابع درجه سه برای افزایش پنجره ازدحام استفاده می‌کنیم. مزیت استفاده از این تابع این است که در زمانی که اندازه پنجره از نقطه اشباع دور است، اندازه پنجره را به صورت تهاجمی‌افزایش می‌دهد و وقتی که نزدیک به نقطه اشباع است به کندی افزایش می‌دهد. WVTCP با رفع وابستگی تابع افزایش پنجره از RTT، پهنای باند را بصورت عادلانه بین جریان‌ها با RTT متفاوت به اشتراک می‌گذارد. این پروتکل پایدار و مقیاس پذیر است و از لینک به صورت کامل استفاده می‌کند. این روش تنها نیاز به تغییر در سمت فرستنده دارد. کلمات کلیدی: بهبود کارایی TCP، مشکلات پروتکل TCP، پروتکل WVTCP، شبکه‌های بی‌سیم

Abstract

Transmission Control Protocol (TCP) is the most commonly used transport protocol on the Internet. Unfortunately, TCP performance in wireless environments suffers from severe degradation. Because TCP was originally designed for wired networks. In all practical implementations of TCP, it is assumed that the packet loss is caused by congestion while channel errors are neglected. However, the wireless communication links are very unreliable and have high Bit Error Ratio (BER). So TCP reduces the data transmission rate whenever it detects packet loss, even though they may have occurred due to the link error. In recent years, many schemes have been proposed to resolve the problems of TCP in wireless environments. In this thesis we have tried to consider all the problems that have negative impact on the performance of wireless networks. We classify these problems into two categories: Problems arising from the structure of TCP's algorithm and Problems caused by the characteristics of the wireless environment. Also Commensurate with the problems and base on two pion of view, we classify the proposed solutions into two categories: TCP for different wireless applications and implementation of wireless TCP. From the application point of view, the most common wireless networks include satellite networks, ad hoc networks, and general wireless platforms such as wireless LANs and cellular systems. Also the second category is divided into the five following categories: split connection, reactive congestion control, proactive congestion control, link layer and cooperation between the layers. We discuss the intuition behind each solution and present example protocols of each category. Also we discuss the protocols functionality, their strengths and weaknesses. Finally we compare these methods. In additional we propose a new end-to-end congestion control algorithm named WVTCP that is effective and efficient for dealing with random bit error. WVTCP monitors the network congestion level and use from this to detects whether packet loss is due to congestion or link error (losses due to the characteristics of the wireless environment). We use a function of degree three as window growth function. Due to this, when the current size of the window is far from the available capacity of the path, the window size grows fast and increases slowly otherwise. WVTCP is fair and allocates bandwidth fairly among flows with different RTTs. WVTCP can be very scalable and stable and fair with standard TCP flows. Also flows fully utilize the link. WVTCP is end to end and only need to change the sender side without any change in the receiver or in the network. Keywords: Improwing TCP performance, Problems of TCP protocol TCP, WVTCP, Wireless Ad Hoc network.