TCP sur lien asymétrique : analyse des phénomènes et étude de solutions de faible empreinte mémoire ou de bout-en-bout

Asymmetric link and TCP : analysis and end-to-end or low footprint solutions

• Auteur / Autrice : Tristan Braud
• Direction : Martin Heusse, Guillaume Urvoy-Keller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 11/07/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Guérin-Lassous
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Rosenberg, André-Luc Beylot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ordonnancement (informatique)

TCP/IP (protocole de réseaux d'ordinateurs)

Transmission numérique

Mots clés libres

Tcp/ip

Ordonnancement

Liens asymétriques

Tcp/ip

Scheduling

Asymmetric Links

Résumé

L'utilisation de TCP sur des liens asymétriques entraîne fréquemment des débits plus faibles qu'attendus au point de nuire sensiblement à la qualité de service ressentie par l'utilisateur. Ces baisses de performances peuvent prendre diverses formes parmi lesquelles une forte latence en début de connexion, une sous utilisation de la capacité du lien ou encore des latences excessivement hautes pour l'ensemble de la connexion. Afin de contrer ces effets, plusieurs approches sont possibles, que ce soit de bout-en-bout par des modifications de la pile TCP/IP ou en cœur de réseau avec divers mécanismes d'ordonnancement. L'objectif de cette thèse est d'explorer comment un résultat similaire à celui obtenu par des méthodes d'ordonnancement au goulot d'étranglement peut être obtenu en travaillant de bout-en-bout, c'est à dire là où les ressources de calcul et de mémoire sont les plus abondantes. Ce questionnement est accompagné par une analyse en profondeur des phénomènes causant une dégradation des performances, ainsi que l'évaluation des solutions existantes. Finalement, des solutions nouvelles, en cœur de réseau ainsi que de bout en bout, ont été apportées et testées sur banc d'essai.

Using TCP on asymmetric links may lead to unexpected and significant performance drops, severely degrading user experience. Those performance drops can come in various forms, among which a huge latency at the beginning of a connection, under-utilization of link capacities, or even excessive delays for the whole connection.In order to prevent those effects to happen, various approaches exist, either end-to-end through changes in the TCP/IP stack, or in the network core with a collection of scheduling algorithms.The first goal of this thesis is to explore if and how an end-to-end policy (i.e where CPU and memory resources are the most abundant) can achieve similar results as buffering policies in the core of the network. Secondly, we provide an in-depth analysis of the root cause of the performance drops, and evaluate existing algorithms. Finally, new solutions, both end-to-end and in the core of the network, are brought and tested in real life networks.