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FAST TCP e Checksum no IPV6
 

FAST TCP e Checksum no IPV6

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Apresentação sobre protocolos desenvolvidos a partir do TCP para redes de alta velocidade.

Apresentação sobre protocolos desenvolvidos a partir do TCP para redes de alta velocidade.

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    FAST TCP e Checksum no IPV6 FAST TCP e Checksum no IPV6 Presentation Transcript

    • FAST TCP e Cálculo do checksum no protocolo IPV6
      Apresentador:
      Matheus Girardi
    • Objetivo
      Introduzir o atual panorama do modelo internet que utiliza o
      protocolo TCP Reno
      • Apresentar os conceitos e características do protocolo
      Fast TCP e alterações no controle de congestionamento
      • Campo Checksum no IPV6
    • Introdução
      • Concomitante à evolução da Internet ocorre um grande desenvolvimento das tecnologias de transmissão de dados.
      • A difusão das redes sem fio e das fibras ópticas viabilizam altas capacidades de transmissão em longas distâncias.
      • O aumento da banda e/ou atraso levam ao aumento do PBA (Produto Banda Atraso), que indica o volume de dados que pode estar em trânsito em determinado instante.
    • Introdução
      • Como a janela de congestionamento é proporcional ao produto banda atraso, a janela deve ser muito grande para que os recursos disponíveis de enlace sejam totalmente utilizados.
      • O protocolo TCP é responsável por detectar e reagir às sobrecargas de tráfego, sendo a chave do sucesso operacional da Internet nas últimas décadas.
      • Entretanto, em ambientes com PBA elevado, o TCP torna-se instável e seu desempenho insatisfatório, por ser demasiado conservativo e incrementar muito lentamente a janela de transmissão
    • Protocolo Utilizado - TCP Reno
      Começou a operar em 1º de Janeiro de 1983
      Mecanismo de controle de congestionamento evita que conexões TCP abarrotem enlaces e elementos comutadores com tráfego excessivo.
      Causa do congestionamento: Vários pacotes chegando por diferentes linhas e necessitando da mesma linha de saídas.
      Problema:
      O protocolo nãoconsegue utilizar eficientemente a abundância de recursos
      disponíveis, sendo um limitador do desempenho deste protocolo em redes de
      alta velocidade. Em virtude do tamanho da janela de congestionamento.
      Figura 1
    • TCP Reno
      Exemplo: Para ocupar totalmente um canal de 10Gbps, uma conexão TCP com pacotes de 1500 bytes e Round TripTime (RTT) de 100ms precisaria de uma janela de congestionamento de W = 83.333 pacotes e uma taxa de perda de no máximo 1 pacote a cada N = 5.000.000.000 pacotes
      (N = W2/1, 5), o que representa a perda de um pacote a cada 6000 segundos aproximadamente, o que éirrealista com as atuais tecnologias de transmissão
      Este é o protocolo atualmente utilizado na Internet, limitação no
      tamanho das janelas tornam a camada de transporte o gargalo da rede.
      • O termo “velocidade” ´e adotado como sinônimo de taxa de transmissão e utilizado para expressar a quantidade de bits transmitidos por unidade de tempo. Jáo conceito de alta velocidade éde difícil definição, pois varia com a evolução da tecnologia.
      • Uma rede de alta velocidade consiste em grande largura de banda e baixa latência, além de lidar com PBA elevado.
      Redes de alta velocidade
    • Propriedades das redes de alta velocidade
      Protocolos desenvolvidos para operar em redes de alta velocidade devem apresentar propriedades tais como:
      • Escalabilidade – Altas taxas de utilização do enlace ou seja grandes janelas de congestionamento.
      • Eficiência – Bom uso dos recursos da rede, reduzindo tempo, otimizando as filas dos roteadores e a taxa de perda de pacotes.
      • Compatibilidade – Não utilizando banda superior ao limite dos protocolos utilizados normalmente (TCP Reno, TCP Newreno, TCP Sack)
      • Justiça – Garantir que todas conexões concorrentes, independente do número e do RTT, consigam transmitir dados evitando starvation.
      • Prevenção de Congestionamento
      • Estabilidade e convergência – Eliminar ao máximo oscilações no tamanho da janela de congestionamento de forma a alcançar a estabilidade. Além de capacidade de convergir para um compartilhamento justo dos recursos entre todas as conexões.
      • Fácil implantação – Deve ser um protocolo plausível em ambientes reais
    • Variantes do TCP em redes de alta velocidade
      TCP BIC , TCP CUBIC, FAST TCP, HSTCP, HTCP, TCP LIBRA e STCP. Alémdestes, existem os protocolos TCP-Africa, Compound TCP e XCP.
      • Todos estes protocolos mantém as funcionalidades básicas do TCP como:
      Estabelecimento de conexão e entrega confiável.
      • TODOS modificam o algoritmo de controle de congestionamento para
      melhorar o desempenho em redes de alta velocidade
    • FAST TCP
      FAST TCP é o acrônimo para Fast Active Management ScalableTransmissionControlProtocol.
      • Utiliza o atraso na fila como principal fator no algoritmo de ajuste da janela de congestionamento.
      • Possui um mecanismo de controle composto por quatro componentes independentes: Controle de dados, controle da janela, controle de rajada e estimativa.
    • Mecanismos de controle – FAST TCP
      • Componente de estimativa – Calcula o atraso do enfileiramento e sinaliza perda de pacotes
      • Controle de dados – Quando um reconhecimento positivo é recebido, calcula o RTT para o pacote e armazena os RTT’s mínimo e médio utilizados no controle de janela. Quando um reconhecimento negativo é recebido, gera uma indicação de perda para o controle de dados que seleciona o próximo conjunto de pacotes a serem enviados entre pacotes novos, retransmissão de pacotes considerados perdidos (reconhecidos negativamente).
      • Controle de rajada – Decide se mais pacotes podem ser transmitidos e utiliza-se de mecanismos para eliminar grandes rajadas que podem criar longas filas e grandes perdas de pacotes.
      • Controle da janela de congestionamento – Baseia-se na diferença entre os RTTs atual e médio, tal que se o RTT for menor que o médio, a janela é incrementada; e se o RTT for maior a janela é decrementada.
    • Congestionamento - FAST TCP
      A utilização do atraso na fila como medida de congestionamento tem duas vantagens principais:
      • O atraso nas filas pode ser melhor estimado do que a probabilidade de perda, além de fornecer mais informações;
      • a dinâmica de atraso de filas relaciona-se diretamente com a capacidade da rede, estimando constantemente a banda disponível a partir de alterações no RTT.
      O atraso de propagação pode ser afetado por mudanças de roteamento e aumentos significativos podem degradar a vazão de fluxos FAST.
    • FAST TCP x TCP Reno
      Os pacotes do FAST TCP continuam com o mesmo tamanho de 1.500 bytes, logo a alteração está na medição do tempo em que os pacotes levam para alcançar seu destino, otimizando o cálculo da máxima velocidade possível sem perdas de dados.
      • Diferente da Figura 1 o tempo de envio devido a alterações no algoritmo de
      controle da Janela de Congestionamento, os pacotes são enviados com o menor
      tempo possível entre o envio e recebimentos.
      Figura 2
    • Review FAST TCP
      O protocolo FAST alcança justiça proporcional, utilizando somente a banda excedente;
      Não é injusto com fontes TCP e não penaliza fontes com grandes atrasos de propagação pois o ajuste da janela érealizado de acordo com a quantidade de banda disponível, independente do RTT e da taxa de transmissão dos fluxos.
      • Portanto o FAST TCP respeita as propriedades dos protocolos para redes de alta velocidade
    • Objetivo do IPV6
      Com a eminente possibilidade do esgotamento dos endereços, além de reduzir as tabelas de roteamento afim de simplificar o protocolo para maior eficiência no processamento dos pacotes nos roteadores.
      Lista de melhorias ao modelo IPV4 atual:
      • Oferecer mais segurança
      • Maior importância ao tipo de serviço, particularmente no caso de dados em tempo real
      • Permitir que um host mude de lugar sem trocar o endereço
      • Flexibilização à evoluções no futuro
      • Possibilidade de migração e convívio com protocolo atual durante anos
    • Checksum no IPV6
      O campo Checksum foi eliminado, porque esse calculo reduz de forma significativa o desempenho. Com as redes confiáveis usadas atualmente, além do fato de a camada de enlace de dados e as camadas de transporte terem seus próprios totais de verificação, a importância de um novo total e insignificante, se comparada com a queda de desempenho que ela implica.
      Com a remoção de todos esses recursos, o protocolo da camada de rede ficou muito mais enxuto e
      pratico.
      Assim, o objetivo do IPv6 — um protocolo a um só tempo rápido e flexível, capaz de oferecer um grande espaço de endereços — foi atendido por esse projeto.
    • Dúvidas / Perguntas?
    • Obrigado!
      Matheus Girardi
      matheus.girardi@neogrid.com
      Referências Bibliográficas:
      Michel, Neila Fernanda M582a Análise de Protocolos
      TCP para redes de alta velocidade/Neila Fernanda Michel – Campinas, [S.P.:s.n.], 2008
      TANEMBAUM, Andrews S. – Computer Networks 4th Edition - 2003