Tesi su ccn

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Tesi su ccn

  1. 1. UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI ROMA “TOR VERGATA” Facoltà di Ingegneria Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Tesi di Laurea MagistraleDEFINIZIONE, IMPLEMENTAZIONE ED ANALISI PRESTAZIONALE DI PROTOCOLLI DI TRASPORTO PER RETI CONTENT-CENTRICCandidato: Relatore:Andrea Fratini Prof. Stefano Salsano Co-Relatori: Prof. Andrea Detti 28 Aprile 2011 Ing. Matteo Pomposini
  2. 2. OBIETTIVO DELLA TESI Progettazione ed implementazione di un protocollo di trasporto per una rete content-centric Sommario Introduzione al content-centric networking Definizione di un nuovo protocollo di trasporto Implementazione in NS3 Analisi prestazionale
  3. 3. EVOLUZIONE NELL’USO DI INTERNET Accesso tramite Nome aAccesso tramite indirizzo Contenuti IP a dispositivi di (video, foto, file musicali…)memoria e potenza elevata
  4. 4. TRAFFICO NELLA RETE INTERNET
  5. 5. CONTENT-CENTRIC NETWORKING MOTIVAZIONI L’utente valuta il servizio in termini di cosa può ottenere, mentre lo strato IP opera in termini di dove. La distribuzione dei contenuti può essere migliorata rendendo la rete content-aware e implementando caching dei contenuti nei nodi intermedi della rete (le uniche soluzioni esistenti, come CDN, sono content-aware solo a strato applicativo e sono proprietarie) L’utente vuole ricevere contenuti affidabili, ma allo stato attuale l’utente è costretto a fidarsi di chi fornisce il contenuto e non del contenuto stesso.
  6. 6. CONTENT-CENTRIC NETWORKING PRINCIPI Il Contenuto desiderato è richiesto attraverso un nome che lo caratterizza, tale nome diventa l’indirizzo dello strato di rete Qualunque nodo intermedio che possiede una replica del Contenuto nella sua cache può rispondere ad una richiesta e fornire il dato La sicurezza è spostata dal canale al Contenuto
  7. 7. Necessità di un nuovo protocollo di trasporto TCP TRASPORTO CONTENT-CENTRIC Sender-Driven Receiver-Driven Comunicazione di natura Nodi intermedi possono effettuareF End-to- End caching di un Contenuto e trasmetterloU direttamente.NZ La dimensione della La dimensione della finestra limita ilI CongestionWindow limita il numero di Richieste inoltrateO numero di Dati non riscontrati (INTEREST) nella Rete.N nella ReteAL Il sender usa la ricezione degli Il receiver usa la ricezione dei Dati perI ACK per incrementare la sua incrementare la sua finestra di richieste.T CongestionWindowA’ Dati e ACK inviati in sequenza Il receiver comunica quale parti del dato da sender e receiver. (chunks) vuole.
  8. 8. Necessità di un nuovo protocollo di trasporto Packet Data Units Design Algoritmi di controllo di flusso e congestione Implementazione Valutazione prestazioni
  9. 9. DESIGN Packet Data UnitsChunk=Parte di contenuto che identifica unità di caching della rete CONTENUTO VIDEO (1 GB) DATA Packet (256, 512 kB) Carrier-packets (1460 Bytes)
  10. 10. DESIGN INTEREST Carrier-packet Header Network Identifier (Network-Identifier) Chunk Number (Chunk Number) (Payload Type) Segment info Payload Header (from byte to byte) (segment info) void payload Path state Un INTEREST è l’unità dati usata per formulare la richiesta di un Contenuto.•NID= Nome del contenuto•Chunk Number= Numero del chunk di appartenenza
  11. 11. DESIGN DATA Carrier-packet Header Network Identifier (Network-Identifier) Chunk Number (Chunk Number) (Payload Type) Security Data (signature, Signed info,…) Payload HeaderSegment (segment info: da byte a byte) Payload Data Chunk Path state Una DATA unit è la parte di un Contenuto, identificato da: NID= Nome del contenuto Chunk Number= Numero del chunk di appartenenza Security Data= Garanzia dell’autenticità e affidabilità del contenuto
  12. 12. Proprietà del protocollo content-centric RECEIVER-DRIVENLa comunicazione è iniziata dal ricevitore, inviando un INTERESTcontenente il nome di un contenuto di suo interesse. CONTROLLO DI CONGESTIONEDopo aver ricevuto finestrabytes delnumero di pacchetti inviati nella rete, Come in TCP, una i primi limita il primo chunk effettuerà una successivarichiesta aumentando la INTEREST WINDOW. MA è gestita dal ricevitore RECUPERO D’ERRORECome in TCP undecidere quando la comunicazione finisce, ricezione di unE’ il ricevitore a errore in ricezione è dovuto alla mancata terminandopacchetto, MA nel nostro caso di un DATO e non di un ACK.l’invio degliTCP, sono implementate le fasi di slow start e congestion avoidance, Come in INTEREST. 2Trasporto casi: MA queste fasi sono regolate dai DATI ricevuti, non sono previsti ACK. Solo gli End-node1)Nessun dato è richiesto non è ricevuto entro un certo tempo, è compito del Se il DATO più ricevuto fino allo 2)Ricezione di DATI fuori sequenza: CONTENT-CENTRIC ricevitore ritrasmettere il relativo INTEREST ricevitore accetta i DATI fuori scadere del TIMEOUT: NETWORK -IlScatta algoritmo di controllo: sequenza. Under-CONET Ogni nodoINTEREST WINDOW -Al terzo si attiva la fase di fast recovery, (L2, IP*, UDP/IP)ridotta e inizio fase di slow-start come per i 3ACK duplicati in TCP
  13. 13. End-user Design NODO SERVER INTEREST (0-100) DATA (0-100) INTEREST (101-200)DATA (101-200) INTEREST (201-300)DATA (201-300) DATI RICHIESTI NON IN CACHE INTEREST (301-700)DATA 301-700 INTEREST (701-1500) DATA 701- 1500 DATI DA 0 A 700 IN CACHE
  14. 14. IMPLEMENTAZIONE NS3 (NETWORK SIMULATOR 3)Realizzazione di entità e protocolli in C++ WIRESHARKDissector in LUA
  15. 15. ANALISI PERFORMANCEUtilizzo efficiente della banda Work-conserving Fairness TCP-friendly 1.3 MTUBandwidth RTT p( LossRate )
  16. 16. Benefici del caching CASO TCP Link 10 Mb/s
  17. 17. Benefici del cachingCASO CONTENT-CENTRIC Content-centric Link 10 Mb/s Router Dato in cache
  18. 18. Conclusioni Il nuovo approccio content-centric networking per la Future Internet permette di migliorare la distribuzione e il reperimento dei contenuti fornendo indirizzamento attraverso i nomi, caching nativo e sicurezza nel contenuto. La definizione di un nuovo protocollo di trasporto per reti content-centric comporta il trasferimento del potere della comunicazione al ricevitore, mantenendo i vantaggi derivanti dagli algoritmi del TCP.
  19. 19. Conclusioni E’ stata effettuata l’implementazione e l’analisi prestazionale del nuovo protocollo di trasporto ottenendo i seguenti risultati: Raggiungimento di un utilizzo efficiente della banda Rispetto dei criteri di fairness Guardando ad una graduale integrazione col TCP, il protocollo è TCP-friendly. Uso in modo vantaggioso del caching nativo di una rete content-centric. Grazie per l’attenzione…

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