مقایسه کنترل ازدحام TCP Vegas با TCP Reno و ارائه راهکار جدید با NS2

پروژه مقایسه کنترل ازدحام TCP Vegas با TCP Reno و ارائه راهکاری جدید با NS2

در این پست پروژه مقایسه کنترل ازدحام TCP Vegas با TCP Reno و ارائه راهکار با NS2 را آماده کرده ایم که در ادامه به شرح این دو الگوریتم پرداخته و تصاویری از نتایج به دست آمده از شبیه سازی این پروژه را نشان داده ایم. یک فیلم نیز از در ادامه به صورت آنلاین قابل مشاهده است که اجرای حالت انیمیشن از شبیه سازی TCP Vegas و TCP Reno را در محیط NS2 نشان میدهد.

کنترل ازدحام در شبکه یکی از مهم ترین مسائل در شبکه های کامپیوتری می باشد. الگوریتم کنترل ازدحام TCP Vegas در مراحل اولیه ازدحام را تشخیص داده و از وقوع آن جلوگیری می کند ولی الگوریتم TCP Reno پس از وقوع ازدحام، وجود ازدحام را تشخیص می دهد و از ادامه ازدحام پیشگیری می کند.

بررسی ها نشان داده است که الگوریتم TCP Vegas نسبت به TCP Reno کارآمدتر می باشد. در این پروژه الگوریتم TCP Vegas بهبود داده شده را با الگوریتم های کنترل ازدحام TCP Vegas و TCP Reno مقایسه می کنیم. روش ارائه شده جدید، دارای بهره وری بالا، نوسانات کم در طول پنجره ازدحام و تغییرات کم در طول صف می باشد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی الگوریتم ها با نرم افزار NS2 موفقیت کامل الگوریتم پیشنهادی را نشان میدهد.

توضیحات بیشتر و تصاویری از خروجی پروژه مقایسه کنترل ازدحام TCP Vegas با TCP Reno و ارائه راهکار با NS2 در ادامه مطلب.

اینترنت شبکه ای است که کامپیوتر های سراسر جهان را به یکدیگر متصل می کند. این شبکه مبتنی بر پروتکل TCP/TP است، بسته ها را به صورت سویچینگ بسته ای ارسال می کند. اگر چه ریشه این شبکه به NsFnet بر می گردد، که که تعداد گره های آن از تعداد انگشتان دست تجاوز نمی کرد، ولی در طی دو دهه گذشته، رشد انفجاری آن با اتصال میلیون ها ماشین به این شبکه همراه شده است.

شبکه اینترنت امروزه یک سیستم مطمئن تبادل اطلاعات برای صدها میلیون انسان می باشد و به عنوان مهمترین نوآوری قرن اخیر، روش زندگی ما را تغییر داده است. اما وحود پدیده ای به نام ازدحام مشکلاتی را برای استفاده کنندگان از اینترنت برای تبادل داده ایجاد کرده است. ازدحام زمان رخ می دهد که مجموعه درخواست ها از یک منبع شبکه (مثلا پهنای باند یک اتصال) فراتر از ظرفیت موجود باشد. نتیجه چنین وضعیتی، افزایش تاخیر و احتمال حذف شدن بسته و شاید اضمحلال ازدحام باشد، که در چنین حالتی معمولا ظرفیت اتصال ها کامل اشغال می باشند، ولی گذردهی فوق العاده پایین می باشد.

الگوریتم TCP Vegas :

در مرحله شروع آهسته TCP Vegas ، پنجره ازدحام خود را بسیار محتاطانه تر افزایش می دهد. در TCP Vegas ، مبدا، تاخیر انتشار انتها به انتها را تخمین می زند و آن را به عنوان کمترین RTT در نظر می گیرید، سپس سپس با استفاده از قانون لیتلز تعداد بسته های بافر شده در طول مسیر را با محاسبه حاصل ضرب تاخیر صف انتها به انتها در نرخ ارسال به دست می آورد. مبدا سپس سعی می کند، که این کمیت را در محدوده قابل قبولی حفظ نماید، این محدوده توسط دو پارامتر a و b مشخص می گردد.

هدف این است که همواره تعداد اندکی بسته در صفحه وجود داشته باشد، تا هم اتصال ها دارای بهره وری کامل باشد و هم تاخیر صف ها کوچک باشد. الگوریتم TCP Vegas از توان عملیاتی واقعی و توان عملیاتی مورد انتظار برای ارسال داده استفاده می کند.

الگوریتم TCP Reno :

اندازه گیری های که در مسیریاب ها، ستون فقرات اینترنت صورت گرفته است، نشان میدهد که حدود 90 % از ترافیک اینترنت را TCP Reno تشکیل می دهد. مبدا TCP Reno ، با استفاده از الگوریتم پنجره لغزان، بسته ها را ارسال می کند. نرخ ارسال بسته به انداره پنجزه ازدحام کنترل می گردد، که بیانگر حداکثر تعداد بسته های است که، قبل از دریافت ACK، قابل ارسال می باشد، زمانی که پنجزه ازدحام پر می شود، مبدا باید قبل از ارسال یک بسته جدید منتظر رسیدن ACK، بماند.

ایده کلیدی این الگوریتم این است که برای استفاده از پهنای باند خالی موجود، اندازه پنجره به صورت جمع شوند افزایش می یابد، ولی به محض وقع ازدحام، اندازه پنجره به صورت ضریبی کاهش یابد.

هر مبدا با پنجره ای به طول یک بسته، ارتباط را شروع می کنید و با دریافت ACK، طول پنجره را یک واحد افزایش می دهد، این امر منجر به دو برابر شدن طول پنجره در هر RTT می گردد و به شروع آهسته معروف است.

در این مرحله مبدا به صورت نمایی نرخ ارسال خود را افزایش می دهد و به سرعت می تواند پهنای باند موجود خود را پر نماید. زمانی که اندازه پنجره به حد آستانه شروع آهسته (ssThreshold) می رسد، مبدا وارد مرحله “پرهیز از ازدحام” می گردد. در این مرحله در هر RRT طول پنجره تنها یک وارد افزایش می یابد. یعنی اگر برای همه بسته های ارسال شده در یک پنجره ACK دریافت شود، بازه ی تمامی آنها، یک واحد به طول پنجره اضافه می شود.

تصاویر خروخی پروژه مقایسه کنترل ازدحام TCP Vegas با TCP Reno و ارائه راهکار با NS2 :

تصویر خروجی 1:

تصویر خروجی 2:

تصویر خروجی 3:

تصویر خروجی 4:

تصویر خروجی 5: