Diseño de un banco de pruebas para estudiar el comportamiento del protocolo de transporte ESTP y otros protocolos TCP que emplean un algoritmo AIMD

Abstract

Transmission Control Protocol (TCP) es un protocolo de transporte cuyo rendimiento depende del algoritmo de control de congestión empleado, el cual modifica el comportamiento de la ventana de congestión, la cual es la cantidad de paquetes que es posible enviar antes de ser reconocidos. Al emplear TCP tradicional, al comenzar una transmisión, la ventana de congestión enviada tiene un crecimiento determinado por un slow-start (inicio lento), y continúa con una fase de evitación de congestión que emplea un algoritmo AIMD: incremento aditivo de 1 paquete por cada ventana reconocida y un decremento multiplicativo medio que reduce la ventana enviada a la mitad de su valor cuando se produce una congestión. Cuando una congestión es producida por timeout (tiempo de espera agotado), la ventana de congestión es reducida a 1, y luego se realiza un slow-start y continúa con la etapa evitación de la congestión. General Additive Increase-Multiplicative Decrease (GAIMD) es una variante de TCP, que modifica el comportamiento del incremento aditivo en un valor de α paquetes por cada ventana enviada reconocida y un decremento β que mutliplica el valor de la ventana enviada, cuando se produce una congestión. GAIMD es amistoso cuando se establecen los valores de α=0.31 y β=0.875, y desprecia timeouts producidos para el cálculo de su rendimiento, el cuál teóricamente es mayor que el rendimiento en TCP tradicional. Ethernet Services Transport Protocol (ESTP) es un protocolo de transporte diseñado para transmisiones sobre redes Ethernet que modifica sólo el decremento multiplicativo (β) de TCP tradicional, sin embargo β tiene un valor variable, el cual se comporta de acuerdo a la cantidad de paquetes transmitidos entre dos pérdidas (δ). Para el cálculo de β, ESTP emplea una función con un componente exponencial cuya variable principal es δ. Para la evaluación del rendimiento de ESTP y las otras variantes de TCP que emplean un algoritmo AIMD se requiere que cada protocolo sea implementado en el código fuente del sistema operativo y el empleo de herramientas de generación de tráfico como iPerf, herramientas de captura de información de la transmisión como lo son tshark y tcpprobe, utilidades para establecer reglas en el tráfico como netem e iptables, y de software que interprete la información capturada y grafique el comportamiento de la ventana de congestión y rendimiento de la transmisión. Haciendo uso de las herramientas y software mencionados, se diseña y construye un banco de pruebas que permita evaluar el rendimiento de los protocolos de transporte, con el objetivo de contrastar y mejorar el comportamiento de los mismos.