Các giải pháp loại bỏ ảnh hưởng băng thông bất đối xứng ADSL đối với TCP/IP

Giao thức TCP được sử dụng rộng rãi trên mạng truyền thông, đặc biệt trên Internet, cung cấp kết nối tin cậy và khả năng thích ứng tốt với nhiều sự thay đổi trong cấu hình và điều kiện hoạt động của mạng. Ngày nay, khi nhu cầu về truyền dữ liệu và sử dụng dịch vụ thông qua mạng và Internet phát triển nhanh chóng, nghẽn trong mạng trở thành vấn đề nghiêm túc và việc kiểm soát nghẽn trở thành một yếu tố quan trọng của giao thức lớp chuyển tải. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các giải pháp loại bỏ ảnh hưởng băng thông bất đối xứng ADSL đối với TCP/IP Các giải pháp loại bỏ ảnh hưởng băng thông bất đối xứng ADSL đối với TCP/IP Nguồn: khonggianit.vn I. GIỚI THIỆU Giao thức TCP được sử dụng rộng rãi trên mạng truyền thông, đặc biệt trên Internet, cung cấp kết nối tin cậy và khả năng thích ứng tốt với nhiều sự thay đổi trong cấu hình và điều kiện hoạt động của mạng. Ngày nay, khi nhu cầu về truyền dữ liệu và sử dụng dịch vụ thông qua mạng và Internet phát triển nhanh chóng, nghẽn trong mạng trở thành vấn đề nghiêm túc và việc kiểm soát nghẽn trở thành một yếu tố quan trọng của giao thức lớp chuyển tải. ADSL là một công nghệ cho phép truy cập tốc độ cao trên đôi cáp đồng thông thường. Băng thông khác nhau cho kênh truyền lên (upstream) và kênh truyền xuống (downstream) là đặc tính nổi bật của ADSL và ngược lại. Đối với TCP, đặc tính băng thông bất đối xứng của ADSL lại là một thách thức. Một yếu tố cho sự tin cậy của TCP nằm trong luồng hồi báo (ACK feedback flow) và được gọi là nhịp ACK (ACK clocking) [9]. Khi TCP được sử dụng trên đường truyền ADSL, các gói hồi báo (acknowledgement segment - ACK) cho luồng dữ liệu trên băng thông rộng downstream sẽ di chuyển từ phía client tới máy chủ trên upstream có băng thông hẹp. Gián đoạn hay chậm trễ đối với luồng ACK gây nên bởi nghẽn trên hướng upstream có thể dẫn đến sự gián đoạn hoạt động bình thường của TCP ngay khi hướng downstream không bị nghẽn. Trong tình huống xấu hơn, do luồng ACK bị ngắt quãng và không theo nhịp, bên đầu gửi có thể gửi khối lượng dữ liệu lớn một cách đột ngột (bursty) làm cho nghẽn xảy ra mặc dù bản chất cơ chế kiểm soát nghẽn của TCP là ngăn ngừa nghẽn trong mạng. Sự trễ của luồng ACK trên upstream cũng dẫn đến việc đánh giá sai về thời gian chờ để truyền lại (retransmit timeout) gây nên những sự truyền lại gói tin một cách không cần thiết. II. CƠ CHẾ KIỂM SOÁT NGHẼN TRONG GIAO THỨC TCP TCP/IP là bộ giao thức được sử dụng rất phổ biến trên mạng truyền thông, đặc biệt là Internet. TCP (Transmission Control Protocol) thuộc vào các giao thức chuyển tải và nằm ở lớp 4 theo mô hình OSI, phía trên lớp IP. So với dịch vụ lớp IP được coi là không tin cậy, TCP cung cấp các kết nối tin cậy dựa trên các yếu tố sau: - Các gói dữ liệu (segment) được đóng gói với kích cỡ thay đổi được tùy điều kiện mạng. - Mã checksum được tính cho toàn bộ segment. - Hệ thống hồi báo tích cực [12], kết hợp với số thứ tự (sequence number) cho mỗi byte1 được gửi và được hồi báo: bên nhận hồi đáp các dữ liệu đã nhận tốt trong một khoảng thời gian và bên gửi sẽ gửi lại dữ liệu nếu quá thời gian định trước. Đối với một kết nối TCP, mỗi byte gửi đi sẽ được gán một số thứ tự và bên nhận hồi đáp đối với từng byte được nhận. Trên dữ liệu gửi đi, phần TCP header chứa số thứ tự của byte đầu tiên của khối dữ liệu trong segment. Gói dữ liệu hồi đáp sẽ chứa số thứ tự của byte kế tiếp đang chờ nhận. Bằng cách đó, bên gửi biết tất cả các byte dữ liệu cho tới số thứ tự đó đã được nhận tốt. - Sử dụng kỹ thuật “cửa sổ trượt” (sliding window): bên gửi có thể truyền nhiều segment trước khi có hồi báo. TCP cũng hỗ trợ hồi báo tích lũy (cumulative acknowledgement) cho phép bên nhận hồi báo nhiều segment bằng một gói tin ACK. Khi gửi hồi báo về cho bên gửi, bên nhận có thể gửi kèm theo dữ liệu (kỹ thuật piggyback). - Sử dụng cơ chế quản lý kết nối để thực hiện thiết lập và chấm dứt kết nối, cơ chế điều khiển luồng đầu cuối-đầu cuối cho phép các nguồn dữ liệu có tốc độ khác nhau có thể giao tiếp được với nhau, và cơ chế kiểm soát nghẽn rất cần thiết cho mạng ngày nay. Cơ chế kiểm soát nghẽn 1) Các giải thuật kiểm soát nghẽn trong TCP Nghẽn xảy ra khi số lượng các gói tin đưa vào mạng vượt qua số lượng các gói tin mạng có thể xử lý được, hay nói theo cách khác, nhu cầu vượt quá tài nguyên hiện tại của mạng. Khi đó, các gói tin phải mất thời gian lâu hơn để di chuyển qua mạng, hoặc bị loại bỏ tại các hàng đợi bị tràn (overflow), làm cho bộ định thời (timer) ở bên gửi kích hoạt việc gửi lại các gói tin. Điều này làm tăng lưu lượng không cần thiết vào mạng đang trong tình trạng nghẽn và trầm trọng hơn tình hình, nhiều khả năng dẫn đến hiện tượng “sập mạng do nghẽn” [7]. Tình trạng nghẽn dẫn đến suy giảm hiệu suất tổng thể và lãng phí tài nguyên mạng (như băng thông, năng lực xử lý). Nghẽn cũng gây ra các vấn đề nghiêm trọng cho các hệ thống đầu cuối: sự sẵn sàng và thông lượng bị giảm sút trong khi thời gian đáp ứng tăng lên [13]. Cơ chế kiểm soát nghẽn của TCP cố gắng ngăn chặn nghẽn bằng cách kiểm soát và tăng dần lượng dữ liệu được đưa vào mạng. Khi nhận thấy nghẽn xảy ra, tốc độ truyền sẽ được giảm xuống tương ứng. Ngoài ra, cơ chế kiểm soát nghẽn cũng cho ...