Algoritmi opt imizați pentru combaterea congestiei la nivel rețea

1. Algoritmi optimizați pentru combaterea congestiei la nivel rețea Conducător proiect: Conf. Dr. Ing. Ștefan Stăncescu Absolvent: Dobrescu Răzvan

2. Agenda • Congestia în rețele de comunicație • Combaterea congestiei • Metode de prevenire a congestiei (RED) • Algoritmul RED modificat • AOCC • Evaluare RED vs RED modificat • Evaluare RED vs RED modificat vs BLUE • Concluzii

3. Congestia în rețele de comunicație - I • Prezența în rețea a unui număr foarte mare de pachete • Mai multe căi de intrare căutând aceeași cale de ieșire

4. Congestia în rețele de comunicație - II • Pe măsură ce numărul de pachete crește, numărul de pachete pierdute crește și el

5. Combaterea congestiei – De ce? • Întârzieri cât mai mici • Viteză de trasmisie a informației mare • Obținerea unui throughput cât mai mare

6. Combaterea congestiei – Unde? • Nivelurile 3 & 4 – Rețea & Transport • Nivelul rețea • Imagine completă asupra rețelei • Asigurarea căii optime • Nivelul transport • Transferul fiabil al informației • Control al erorilor date Aplicație date Prezentare date Sesiune Transport segmente Modelul OSI pachete Rețea cadre Legături de date biți Fizic

7. Combaterea congestiei – Când? • Buffer-ul router-ului este plin • Numărul de pachete eliminate este foarte mare

8. Combaterea congestiei – Cum ? • Implementarea unor algoritmi pentru prevenirea apariției congestiei • Semnalarea congestiei – marcarea pachetelor • Setarea unui bit în antetul pachetelor • Aruncarea efectivă a pachetelor din coadă

9. Metode de prevenire a congestiei (RED) • Random Early Drop (Discard) • Pachetele sunt alese aleator • Criteriul de marcare a pachetelor din coadă : lungimea medie a cozii • Algoritmul RED: • Calculul lungimii medii a cozii • Compararea cu două praguri: minim & maxim • Decizia: marcare sau nu

10. Metode de prevenire a congestiei (RED) avg – lungimea medie a cozii min th – pragul minim max th – pragul maxim Pachet sosit se calculează lungimea medie a cozii - avg max th < avg avg < min th min th < avg < max th se calculează probabilitatea de marcare a pachetului altfel probabilitate mare pachet așezat în coadă pachet marcat

11. Algoritmul RED modificat I • Optimizarea: micșorarea ratei de pierdere a pachetelor • Modalitate: modificarea calculului lungimii medii a cozii, prin introducerea unui parametru în calculul lungimii medii a cozii • Criteriu de decizie: lungimea cozii curente

12. Algoritmul RED modificat - II pb avg - minth pb= maxp pa= 1 – count * pb maxth - minth q = lungimea curentă a cozii q = 0 q < minth q > minth (1-wq)m * avg (1-wq) * avg avg = avg = param param + wq * q (1-wq) * avg + wq * q avg =

13. AOCC – I • Tehnologii folosite • Network Simulator 2.33 • Simulator pentru rețele • MonoDevelop 2.0 • Mediu de dezvoltare – C# , .NET • Awk • Aplicație folosită pentru filtrarea fișierul cu rezultate • Gnuplot • Aplicație folosită pentru realizarea graficelor

14. AOCC – II • Posibilitatea de a varia parametri pentru studierea comportamentului algoritmilor • Obținerea unei baze statistice mari • Câștig operațional

15. AOCC - III • Evaluarea comparativă a 3 algoritmi: • RED • RED modificat • BLUE

16. AOCC - IV • Modul de funcționare: • Se introduc parametrii doriți • Parametrii sunt preluați de ns • Rezultatele simulărilor sunt salvate • Cu ajutorul awk sunt obținute rezultatele finale • In final, sunt afișate graficele cu rezultate folosind gnuplot

17. Evaluare RED vs RED modificat I S1 10 Mbps, 1ms S2 R D S3 • Topologia considerată S18 0.7 Mbps, 20ms RED standard / RED modificat S19 S20 minth= 5 pachete maxth = 15 pachete wq = 0.002 param = {1,1.05,…3}

18. Evaluare RED vs RED modificat II • Rezultate obţinute: • îmbunătăţirea ratei de pierdere a pachetelor

19. Evaluare RED vs RED modificat III • Gradul de utilizare al reţelei este acelaşi

20. Evaluare RED vs RED modificat IV • Imbunătăţire a lăţimii de bandă folosite

21. Evaluare RED vs RED modificat vs BLUE - I • Performanţe mai bune ale algoritmului BLUE

22. Evaluare RED vs RED modificat vs BLUE

23. Concluzii • Algoritmul RED modificat aduce imbunăţiri de performanţă • Găsirea valorilor optime ale pragurilor maxth şi minth rămâne încă o problemă • Pentru reţele cu schimbări mari de trafic,algoritmul BLUE obţine rezultate mai bune • AOCC poate ajuta în studiul performanţelor algoritmilor de combatere a congestiei

24. Vă multumesc!