Mạng phân phối nội dung CDN trên nền giao thức truyền đa đường Multipath TCP

Bài viết trình bày thực nghiệm mạng phân phối nội dung CDN trên nền giao thức Multipath TCP nhằm đánh giá tính hiệu quả của nó so với TCP. Thông qua thực nghiệm đã khẳng định được việc sử dụng giao thức Multipath TCP làm tăng thông lượng mạng, làm giảm tình trạng tắc nghẽn tại mỗi máy chủ CDN, đồng thời mỗi máy chủ trong mạng phân phối nội dung có thêm một kết nối mạng dự phòng tới người dùng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mạng phân phối nội dung CDN trên nền giao thức truyền đa đường Multipath TCPKỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XI về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Hà Nội, ngày 09-10/8/2018DOI: 10.15625/vap.2018.00033 MẠNG PHÂN PHỐI NỘI DUNG CDN TRÊN NỀN GIAO THỨC TRUYỀN ĐA ĐƯỜNG MULTIPATH TCP Phùng Duy Trường1, Lê Phong Dũ2, Lê Tuấn Anh3, Võ Thị Lưu Phương4 1 Viện Y tế Công cộng Thành phố Hồ Chí Minh 2 Trường Đại học Lạc Hồng; Trường Đại học Trà Vinh 3 Trường Đại học Thủ Dầu Một 4 Trường Đại học Quốc tế, Đại học Quốc gia TP.HCM 1 phungduytruong@gmail.com, 2lpdu@tvu.edu.vn, 3letuanh@tdmu.edu.vn, 4vtlphuong@hcmiu.edu.vnTÓM TẮT: Mạng phân phối nội dung CDN ra đời nhằm khắc phục hạn chế của giao thức TCP/IP do việc tắc nghẽn đường truyềntại các đầu cuối máy chủ. Bằng cách đặt máy chủ ở nhiều vị trí địa lý khác nhau và chứa những bản sao của nội dung từ máy chủgốc, hệ thống CDN xác định máy chủ gần người dùng và nội dung sẽ được phân phối tới người dùng nhanh nhất. Giao thứcMultipath TCP cho phép truyền tải các gói dữ liệu của nó trên nhiều đường (path) đồng thời, việc truyền dữ liệu trên đa đường sẽcải thiện thông lượng truyền, có thể cân bằng tắc nghẽn trong các đường và cung cấp khả năng chuyển vùng tự nhiên trong mạng.Trong bài báo này, chúng tôi thực nghiệm mạng phân phối nội dung CDN trên nền giao thức Multipath TCP nhằm đánh giá tínhhiệu quả của nó so với TCP. Thông qua thực nghiệm đã khẳng định được việc sử dụng giao thức Multipath TCP làm tăng thônglượng mạng, làm giảm tình trạng tắc nghẽn tại mỗi máy chủ CDN, đồng thời mỗi máy chủ trong mạng phân phối nội dung có thêmmột kết nối mạng dự phòng tới người dùng.Từ khóa: CDN, Multipath TCP, Performance.I. GIỚI THIỆU Kiến trúc multipath TCP [1] là giao thức mở rộng các đặc điểm từ giao thức TCP, cho phép một kết nối phân chiathành nhiều đường (path) và dữ liệu được truyền trên các đường đồng thời. Multipath TCP hoạt động giống như TCP vàmở rộng thêm các API nhằm cung cấp thêm chức năng điều khiển cho các ứng dụng multipath TCP. Một kết nốimultipath TCP là một tập hợp của nhiều subflow mà mỗi subflow điều khiển một đường, sử dụng cửa sổ điều khiển tắcnghẽn để điều chỉnh tốc độ trên mỗi đường. Gần đây, thuật toán điều khiển tắc nghẽn MPTCP đã được IETF phê duyệthoạt động trên kiến trúc multipath TCP [2]. MPTCP thực hiện điều khiển tốc độ gửi dữ liệu phối hợp giữa các đường đảmbảo ba tiêu chí: (i) nâng cao thông lượng truyền, (ii) đảm bảo tính công bằng đối với các luồng TCP hiện có và (iii) cókhả năng cân bằng tắc nghẽn: chuyển dữ liệu từ đường có tắc nghẽn nhiều sang đường có tắc nghẽn ít hơn. Application Application MPTCP TCP Subflow Subflow (TCP) (TCP) IP IP IP Hình 1. Mô hình TCP và multipath TCP [1] Số lượng người dùng truy cập vào nội dung số và các loại dịch vụ trên web đang phát triển rất nhanh. Kết quả lànhiều trang web tạm thời không truy cập được từ phía người dùng do xảy ra hiện tượng hiện tắc nghẽn tại phía các máychủ. Mạng phân phối nội dung (CDN) ra đời đã khắc phục những hạn chế nói trên bằng cách cung cấp cơ sở hạ tầng,kỹ thuật phân phối nội dung và dịch vụ có khả năng mở rộng. Đây là một hệ thống các máy chủ được đặt ở nhiều nơikhác nhau trên thế giới và chứa những bản sao của nội dung trang thông tin điện tử (Website) từ máy chủ gốc. Khingười dùng truy cập thì hệ thống CDN sẽ xác định máy chủ gần với người dùng và nội dung sẽ được phân phát tớingười dùng nhanh nhất. Đã có nhiều nghiên cứu điều khiển tắc nghẽn cho các ứng dụng trong multipath TCP, cụ thể: MultiTCP [10] làmột điều khiển định hướng bên nhận (receiver-driven control), nó tăng tốc độ như TCP đơn đường và giảm tốc độ tỉ lệnghịch với bình phương của số lượng đường được sử dụng. Ngược lại, DMP scheme [8] là một điều khiển định hướngbên gửi (sender-driven control), nó không quan tâm các luồng con có chia sẻ đường truyền cổ chai hay không, cả haigiải pháp trên không quan tâm đến tốc độ mượt và cân bằng tắc nghẽn. Ngoài ra, TCP-ROME [9] giảm sự biến độngcủa tốc độ tức thời bằng cách sử dụng điều khiển dựa trên tốc độ như trong TFRC [3], đầu nhận trong TCP-ROMEđiều chỉnh tốc độ của luồng con tùy theo tốc độ video yêu cầu và ...