BAB II
RUMUSAN MASALAH
2.1 Kajian
Literatur
Bab ini akan mencakup tinjauan singkat pada tesis penulis gunakan sebagai dasar dari tesis ini. Penulis telah melakukan kajian literatur secara menyeluruh banyak makalah dan jurnal di sekitar topik terkait untuk memastikan tidak ada penelitian lain yang telah menyarankan algoritma yang samaseperti yang penulis kembangkan. Pada awalnya, dasar dari pengetahuan penulis dalam topik ini adalah dari beberapa ulasan dan survei tentang MPTCP dan Arsitektur Internet Masa Depan dan protokol oleh(Pan, Paul, & Jain, 2011); (Ford, Raiciu, Handley, Barre, & Iyengar, 2011); (Raiciu, Handley, & Wischik, Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols draft-ietf-mptcp-congestion-07, 2012); (Chihani & Collange, A Survey on Multipath Transport Protocols, 2011).Kemudian berlanjut bagi penulis untuk menggali lebih dalam dalam hal algoritma yang ada. Beberapa dari tulisan mereka adalah dasar dari karya penulis seperti (Ford, Raiciu, Handley, Barre, & Iyengar, 2011); (Raiciu, Handley, & Wischik, Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols draft-ietf-mptcp-congestion-07, 2012); (Kelly & Voice, 2005); (Key, Massoulie, & Towsley, 2011); (Wischik, Raiciu, Greenhalgh, & Handley, 2011); (Kelly & Voice, 2005)yang berbicara tentang pelaksanaan terbaik sampai hari ini dan sedang dikembangkan oleh IETF di(Raiciu, Handley, & Wischik, Coupled
Congestion Control for Multipath Transport Protocols draft-ietf-mptcp-congestion-07, 2012); (Key, Massoulie, & Towsley, 2011).sebagian besar mirip dengan(Kelly & Voice, 2005) dan menyepakati apa yang ada pada (Kelly & Voice, 2005). Tesis ini telah mengembangkan apa yang R. Costin, H. Mark, dan W. Damon lakukan pada (Raiciu, Handley, & Wischik, Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols draft-ietf-mptcp-congestion-07, 2012)dan berusaha untuk memecahkan apa yang mereka tidak bisa dipecahkan dan upgrade apa yang penulis berpikir diperlukan dan di mana ada beberapa daerah yang dapat ditingkatkan.
2.2 TCP/IP
Pada bulan Mei 1974 Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) menerbitkan sebuah makalah (Cerf & Icahn, 1974)Penulis makalah ini, menggambarkan sebuah protokol jaringan antar-untuk berbagi sumber daya menggunakan packet-switching antara node.Sebuah komponen kontrol pusat dari model ini adalah Transmission Control Protocol(TCP) yang menggabungkan orientasi koneksi link dan layanan datagram antara host. Program Transmisi monolitik Control kemudian dibagi menjadi sebuah arsitektur modular terdiri dari
Transmission Control Protocol pada layer connection-oriented dan Protokol
Internet pada lapisan-antar jaringan (UDP). Model ini menjadi dikenal secara informal sebagai TCP / IP, meskipun secara resmi itu selanjutnya disebut Internet Protocol Suite.
Transmission Control Protocol (TCP) adalah salah satu protokol inti dari Internet Protocol Suite.TCP merupakan salah satu dari dua komponen asli, melengkapi Internet Protocol (IP), dan karena itu seluruh paket sering disebut sebagai TCP / IP. TCP menyediakan kehandalan pengiriman yang memerintahkan dari aliran byte dari sebuah program pada satu komputer ke program lain pada komputer lain.
Mark Handley pada presentasinya berjudul (Wischik, Raiciu, Greenhalgh, & Handley, 2011)disebutkan bahwa pada awal internet ditemukan sebelum TCP ada, jaringan komputer hanya tentang melakukan e-mail, telnet, ftp tapi gagal karena kegagalan kemacetan. itu maka ketika pertama kalinya mengapa TCP dilaksanakan dan TCP telah membuat jaringan komputer yang dijalankan sejak
saat pertama.
Runtuhnya kemacetan data telah diidentifikasi sebagai masalah yang mungkin terjadisejak 1984 (RFC 896, tanggal 6 Januari). Ini pertama kali diamati di Internet pada awal Oktober 1986, ketika NSFNET fase-I backbone menjalankan tiga kali lipat dari kapasitasnya dari 32 kbit/s sampai 40 bit/s, dan ini
terus terjadi sampai node akhir mulai menerapkan Van Jacobson kemacetan kontrol antara 1987 dan 1988.
Dalam koneksi TCP, ada fase peningkatan dan penurunan transfer data untuk mencapai throughput yang lebih tinggi dan lebih rendah. Di sinilah tesis penulis dan algoritma akan berkonsentrasi. Pada TCP, rumus kenaikan paket data adalah:
(1) Yang berarti untuk setiap ACK sukses, ukuran jendela transfer data akan meningkat untuk satu paket per jendela. Dan untuk setiap kegagalan (kehilangan data, packet drop, RTO, dll) akan menghasilkan penurunan throughput mana formula adalah:
(2) Yang berarti untuk setiap kegagalan atau tidak ada ACK, ukuran jendela transfer data akan menurun, dibagi 2. Jendela yang dimaksud disini adalah
transfer window atau besaran jalur yang dibuka oleh komputer yang melakukan
pertukaran data.
2.3 Congestion
Control Protocol pada TCP
menurut wikipedia, kepadatan jaringan terjadi ketika link atau node membawa begitu banyak data yang kualitas layanannya memburuk. Efek khas
termasuk delay antrian, packet loss atau memblokir koneksi baru. Sebuah konsekuensi dari dua yang terakhir adalah bahwa kenaikan tambahan dalam memimpin beban ditawarkan baik hanya untuk peningkatan kecil dalam throughput jaringan, atau pengurangan sebenarnya dalam throughput jaringan.Pada bulan Oktober '86, Internet memiliki yang pertama dari apa yang menjadi serangkaian 'kolaps kongesi'. Selama periode ini, throughput data dari LBL (Lawrence Berkeley Laboratories) ke UC Berkeley (situs dipisahkan oleh 400 meter dan dua IMP hop) turun dari 32 Kbps sampai 40 bps. penulis terpesona oleh penurunan faktor-per-ribu mendadak dalam bandwidth dan memulai penyelidikan mengapa hal sudah begitu buruk. Secara khusus, penulis bertanya-tanya apakah 4.3BSD (Berkeley UNIX) TCP mis-berperilaku atau jika bisa disetel untuk bekerja lebih baik di bawah kondisi jaringan buruk.Jawaban atas kedua pertanyaan adalah ya.(Jacobson, V., Congestion Control Avoidance,SIGCOMM '88).
2.4 MPTCP
Multipath TCP (MPTCP) merupakan upaya berkelanjutan dalam IETF
yang bertujuan untuk memungkinkan koneksi TCP untuk menggunakan jalur ganda untuk memaksimalkan penggunaan sumber daya dan meningkatkan redundansi.Redundansi yang ditawarkan oleh Multipath TCP dalam konteks jaringan nirkabel memungkinkan multiplexing statistik sumber daya, dan dengan demikian meningkatkan throughput TCP dramatis.
Multipath TCP juga membawa
manfaat kinerja di lingkungan basis
data.Pelaksanaan referensi Multipath TCP sedang dikembangkan dalam kernel Linux.Transportasi multi-Jalur memungkinkan beberapa link untuk diperlakukan sebagai sumber daya dikumpulkan tunggal.Multi-Path mempertahankan TCP untuk menangani beberapa sesi 1 dengan beberapa sub-sesi.
Gambar 3.Multipath TCP throughput dibandingkan dengan single-path.
sumber: “Design, implementation and evaluation of congestion control for multipath TCP” Gambar 2.Sebuah contoh bagaimana MPTCP bekerja.
2.5 Congestion
Control
dan Coupling Mechanism di
MPTCP
Dalam konteks multipath, paket mungkin bisa keluar dari urutan sebagai
jalan yang berbeda yang mungkin memiliki karakteristik yang berbeda atau kondisi kemacetan. Kedatangan diluar dari urutan akan menciptakan masalah bagi MPTCP sementara perakitan ulang paket pada tingkat koneksi. jalan yang berbeda yang digunakan oleh sesi komunikasi akan membuat banyak paket ditransmisikan ulang karena paket tidak dapat didentifikasi dalam hal kekurangannya atau kedatangannya pada saat akhir. Ini akan membuat kasus ini bahkan lebih buruk dari masalah congestion dari TCP biasa.
Gambar 4.resource pooling pada regular TCP and MPTCP
Dua terobosan, pertama oleh Frank Kelly dan Voice Thomas dalam makalah mereka berjudul (Kelly & Voice, 2005); (Key, Massoulie, & Towsley, 2011)telah mengusulkan beberapa solusi untuk menghapus kontrol kemacetan dan masalah Coupling Mechanism.
2.5.1 Algoritma Kelly dan Voice
Frank Kelly dan Voice Thomas dalam makalah mereka berjudul (Kelly & Voice, 2005)telah menggunakan model aliran fluida untuk menganalisis stabilitas lokal algoritma end-to-end untuk routing bersama dan tingkat kontrol. Mereka telah melihat bahwa yang stabil, berbagi beban di jalur, didasarkan pada pengukuran pada ujung satu dan satunya lagi, dapat dicapai pada waktu yang sama cepat dengan penggunaan skala sebagai tingkat kontrol.
Di Internet umumnya ada satu jalan dari sumber ke tujuan, atau pemisahan yang telah ditentukan pada lalu lintas data di satu set jalan, mencerminkan
layering dalam TCP / IP, di mana pengendalian laju merupakan bagian lapisan
transport tetapi rute dianggap bagian dari lapisan jaringan. Optimasi dan kerangka kontrol makalah ini menyoroti aspek layering ini, dan pada pemisahan kemungkinan informasi routing ke berbagai informasi struktural secara perlahan, mampu memberikan sepasang source-destination dengan koleksi jalur yang tersedia, dan informasi dinamis, ditentukan dari end-to-end pengukuran dan dapat digunakan, dalam proposal penulis, oleh sepasang sumber-tujuan untuk menyeimbangkan beban di seluruh jalan. Hasilnya menunjukkan bahwa sementara informasi struktural dapat diberikan oleh lapisan jaringan,
load-balancing lebih alami pada bagian dari lapisan transport.Secara khusus, mereka telah mengamati bahwa, untuk routing dinamis, kendala utama pada respon dari setiap rute adalah waktu pulang-pergi dari informasi, rute yang secara alami tersedia di sumber.
2.5.2 Algoritma Key, Massoulié dan Towsley
Peter Key, Laurent Massoulié dan Don Towsley dalam makalah mereka berjudul (Key, Massoulie, & Towsley, 2011)menyimpulkan dengan algoritma untuk Multi-Path pemilihan jalur TCP dan Congestion Control.mereka menyebutkan bahwa sifat pengendali terkoordinasi atau tidak terkoordinasi telah tampak ketika dikombinasikan dengan multipath routing. konsentrasi pada kasus dengan kedatangan secara tetap. Temuan utama adalah bahwa tanpa jalur seleksi ulang, kontrol tidak terkoordinasi dapat berkinerja buruk, dan ‘tidak adil’.Ini senada dengan temuan Frank Key dan Laurent Massoulie ketika permintaan stokastik. Ini pekerjaan teoritis sebelumnya telah menunjukkan bahwa dengan kedatangan stokastik, kontrol tidak terkoordinasi dapat berkinerja buruk, baik memberikan penjadwalan jauh lebih kecil (stabilitas) daripada daerah dikoordinasikan, atau bahkan ketika daerah stabilitas yang sama, memberikan kinerja yang lebih buruk. Dalam melewati, untuk skenario sederhana, Key, Massoulié dan Towsley juga telah memberikan karakterisasi kinerja untuk kontrol terkoordinasi yang tidak lebih baik dari routing serakah-paling dimuat seperti di Mitzenmacher untuk sistem yang besar.Karya terbaru oleh T. Kelly menunjukkan manfaat bahkan lebih jelas untuk sistem kecil.
Sistem Peer-to-peer (P2P) awal seperti Kazaar menggunakan bentuk
kontrol terkoordinasi tanpa jalur seleksi ulang. Baru-baru ini aplikasi P2P file pengecoran, seperti BitTorrent, yang menerapkan Congestion Control tidak terkoordinasi menggunakan koneksi paralel TCP, tetapi dipilih kembali jalan. Dengan pemilihan jalur acak, dimana jalan secara acak dipilih kembali, dan jalan baru yang diterima jika ada keuntungan bersih, maka penulis menemukan pertama, bahwa memilih hanya sejumlah kecil rute dapat dilakukan serta jika penulis mencoba seluruh set.
Selain itu, tidak terkoordinasi dan terkoordinasi memimpin baik untuk sistem yang optimal (solusi memaksimalkan kesejahteraan), dicapai dengan cara terdistribusi, disediakan pengendali tidak terkoordinasi tidak memiliki RTT (Round Trip Time) yang bias (tidak seperti pengendali terkoordinasi saat ini). Menerima bahwa rute kembali sampel menghasilkan alokasi yang adil seolah-olah semua rute yang tersedia yang digunakan bersama-sama, penulis dapat mempertimbangkan dinamika tambahan kedatangan dan keberangkatan pengguna. Batas cairan untuk sistem yang kedua maka akan sama seperti untuk sistem dengan pembagian yang adil, dengan menggunakan set lengkap rute yang tersedia, seperti resampling rute akan terjadi pada skala waktu cepat dibandingkan dengan skala waktu kedatangan / keberangkatan dalam banyak pengguna membatasi.
Hal ini menunjukkan pilihan desain yang baik untuk pengendali tingkat
multipath baru dikoordinasikan pengendali atau pengontrol tidak terkoordinasi
2.6 Pekerjaan IETF pada MPTCP
Gagasan membangun kemampuan multipath ke TCP adalah satu yang sudah pernah ada sebelumnya oleh Mark Handley.Ide pertama kali diusulkan oleh Christian Huitema pada tahun 1995.Ide dasar telah kembali menemukan beberapa kali dalam berbagai bentuk.Paralel TCP (pTCP, 2002) disediakannya striping data di seluruh koneksi TC.M/TCP (2002) memperluas TCP untuk operasi multipath menggunakan ID Route dikirim dalam pilihan TCP untuk memungkinkan kemacetan di jalur yang berbeda harus dibedakan.Varian lain, mTCP (2004) juga data bergaris-garis di beberapa jalur, namun untuk mengatasi masalah ketidakadilan potensial yang dibangun dalam mekanisme deteksi kemacetan bersama yang menekan jalan dengan kemacetan bersama.
Tetapi ide-ide tersebut tidak pernah benar-benar diterapkan karena masalah yang belum terselesaikan begitu banyak dan juga karena ada beberapa masalah dalam mengubah TCP.Terobosan tersebut datang dari Kelly, dan Voice dan Key, Massoulie, dan Towsley pada tahun 2005.Makalah ini menggunakan pemodelan aliran untuk menunjukkan bahwa tidak hanya bisa mengangkut tetapi
multipathjuga dapat memberikan ketahanan, tetapi dengan kontroler kemacetan
yang tepat ditambah dapat berfungsi untuk menyeimbangkan kemacetan secara stabil di Internet.Pada dasarnya, lalu lintas bergerak jauh dari kemacetan, memberikan banyak manfaat potensial dari beban-dependent routing, tanpa masalah stabilitas yang menyertainya.
Lainnya Multipath TCP varian termasuk TCP Concurrent (CTCP, 2006)
TCP, dan Concurrent Transportasi Multipath (CMT, 2006). Selain itu, kedatangan-waktu load balancing (ATLB, 2005) mencoba untuk menjadwalkan transmisi antara beberapa jalur sedemikian rupa sehingga mereka tiba agar pada penerima.
Dalam (Raiciu, Handley, & Wischik, Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols draft-ietf-mptcp-congestion-07, 2012)mereka menjelaskan tentang peningkatan fase penurunan komunikasi data. Mereka masih menggunakan rumus yang sama untuk mengurangi ukuran jendela jika terjadi kegagalan data atau tidak ada ACK tetapi mereka membuat beberapa perubahan dengan rumus fase peningkatan meskipun mereka masih menggunakan Kelly dan versi Suara aliran data.
Dalam (Raiciu, Handley, & Wischik, Coupled Congestion Control for Multipath Transport Protocols draft-ietf-mptcp-congestion-07, 2012); (Wischik, Raiciu, Greenhalgh, & Handley, 2011)rumus untuk meningkatkan jendela adalah:
min
. .,
. (3)Dimana alpha dapat dihitung dengan:
.
(4)Dalam (3), mereka mencari jumlah minimum dari dua formula yang pertama adalah untuk MPTCP dan yang kedua adalah untuk TCP reguler.Tujuan dari ini dinyatakan pada(Chihani & Collange, A Survey on Multipath Transport Protocols, 2011) dimana salah satu dari tiga gol dalam MPTCP berkembang adalah untuk tidak membahayakan. Dengan rumus minimum, maka akan dijamin
bahwa bahkan formula MPTCP ini bisa sangat tinggi, rumus minimal akan lebih memilih untuk menggunakan TCP regular satu.
Dalam (3), mereka menggunakan alpha (4) yang berarti tingkat agresivitas. Mereka menggunakan ini sebagai rumus untuk mengukur seberapa agresif transfer data akan. Mereka hanya menggunakan satu perhitungan alpha per sesi komunikasi dan satu alpha akan diterapkan untuk kedua subflows komunikasi.
2.6.1
RFC 6182: Petunjuk Arsitektural pada
PengembanganMultipath TCP
salah satu dari tiga RFC tentang Multipath TCP yang sedang dikembangkan oleh IETF. RFC ini adalah tentang Pedoman Arsitektur.edisi terbaru yang sedang digunakan di sini adalah salah satu yang diterbitkan pada 21 Januari 2011.
Host sering dihubungkan dengan beberapa jalur, namun TCP membatasi komunikasi ke jalur tunggal per koneksi transport. Penggunaan sumber daya dalam jaringan akan lebih efisien adalah jalur ini beberapa yang dapat digunakan secara bersamaan. Ini harus meningkatkan pengalaman pengguna melalui Meningkatnya ketahanan terhadap kegagalan jaringan dan throughput yang lebih tinggi.Dokumen ini menguraikan pedoman arsitektur untuk pengembangan
Multipath Transport Protocol, dengan referensi untuk bagaimana komponen
arsitektur datang bersama-sama dalam pengembangan Multipath protokol TCP.Dokumen ini berisi keputusan tertentu desain tingkat tinggi yang
menyediakan fondasi untuk desain protokol MPTCP, berdasarkan persyaratan arsitektur.
2.6.2 RFC 6356: Coupled Congestion Control pada
ProtokolTransportasi Multipath
RFC kedua yang sedang digunakan dalam tesis ini adalah RFC 6386 tentang Congestion Control ditambah dirilis pada 29 Juli 2011.RFC ini adalah tentang Congestion Control yang sedang digunakan oleh penelitian IETF di
multipath TCP.
Seringkali endpoint dihubungkan oleh beberapa jalur, namun komunikasi biasanya terbatas pada satu jalan per sambungan. Penggunaan sumber daya dalam jaringan akan lebih efisien yang memungkinkan untuk jalur ini beberapa yang akan digunakan secara bersamaan. Multipath TCP adalah usulan untuk mencapai transportasi multipath di TCP. Algoritma kemacetan baru kontrol diperlukan untuk protokol transport multipath seperti Multipath TCP, sebagai algoritma jalur tunggal memiliki serangkaian masalah dalam konteks multipath. Salah satu masalah menonjol adalah bahwa menjalankan algoritma yang ada seperti standar TCP independen pada setiap jalur akan memberikan aliran multipath lebih adil pada link bottleneck dilalui oleh lebih dari satu subflow nya. Selanjutnya, diharapkan bahwa sumber dengan beberapa jalur yang tersedia akan mentransfer lebih banyak lalu lintas dengan menggunakan paling padat dari jalan, mencapai sifat yang disebut sumber daya pooling mana seikat link efektif berperilaku
seperti satu link bersama dengan besar-kapasitas. Hal ini akan meningkatkan efisiensi keseluruhan jaringan dan juga ketahanan terhadap kegagalan. Dokumen ini menyajikan algoritma Congestion Control yang pasangan algoritma
Congestion Control berjalan pada subflows yang berbeda dengan menghubungkan
fungsi peningkatan mereka, dan dinamis mengontrol agresivitas keseluruhan aliran multipath. Hasilnya adalah algoritma praktis yang adil untuk TCP pada kemacetan lalu lintas saat bergerak menjauh dari link sesak.
