Internet est bas´e sur le protocole IP. Un protocole sans connexion, tr`es simple qui permet une communication sans garantie de r´eception ni d’ordre de livraison. TCP/IP est le protocole le plus utilis´e sur Internet qui permet de fiabiliser les communications en offrant un contrˆole en boucle ferm´e sur la transmission des paquets. Ainsi tout paquet perdu sera retransmis et les paquets sont livr´es dans le bon ordre de transmission. En effet TCP/IP assure plusieurs fonctions :
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• Contrˆole d’erreur.
• Contrˆole de congestion
Le contrˆole de flux de bout en bout garanti que la source n’´emet pas plus de paquets que la destination peut en recevoir. Ceci est assur´e par l’annonce de la valeur de tampon (buffer) du cˆot´e du r´ecepteur avant toute communication.
Le contrˆole d’erreur assure la fiabilit´e de transmission par un syst`eme d’acquittement pour les paquets bien re¸cus. Un paquet non acquitt´e ou mal acquitt´e (triple ACK) est synonyme d’erreur de transmission qui d´eclenche un mode de retransmission pour les paquets perdus.
Enfin le contrˆole de congestion permet `a la source de r´eduire son d´ebit afin d’´eviter la congestion. Ceci est effectu´e par une fenˆetre glissante qui d´esigne `a chaque instant le nombre de paquet que peut ´emettre la source et qu’on appelle : fenˆetre de congestion CWND. Pratiquement la source poss`ede une valeur de cr´edit qui ´evolue en fonction de cette fenˆetre.
Ces fonctions assurent une utilisation optimis´ee de la bande passante et un bon partage entre plusieurs flux qui transitent sur un mˆeme chemin tout en assurant une transmission fiable des donn´ees.
1.6.1 Description de TCP/IP
Pour assurer les fonctions d´ecrites pr´ec´edemment. TCP/IP utilise trois modes de trans-mission :
• Slow Start : Dans ce mode TCP/IP d´ecouvre la bande passante disponible en augmentant sa fenˆetre de congestion CWND exponentiellement (et par cons´equent son cr´edit d’´emission) jusqu’`a qu’une congestion ait lieu (une erreur ou une perte).
• Fast Retransmit : Dans ce mode TCP/IP retransmet les paquet perdus lors de la congestion un par un.
• Congestion Avoidance : Dans ce mode TCP/IP stabilise le taux d’´emission tout en essayant de d´ecouvrir plus lentement la bande passant disponible.
La machine d’´etat simplifi´e de TCP/IP est pr´esent´ee sur la Figure 6.2.
1.6.2 Mod`ele diff´erentiel
Le principe de la mod´elisation diff´erentielle est de d´ecrire l’´evolution du d´ebit fluide d’une source TCP/IP en fonction du temps pour chaque mode d’op´eration, ainsi que l’´evolution des param`etres utilis´es par l’algorithme TCP/IP avec des ´equations diff´erentielles. Nous supposons que chaque valeur d´ecrite par une fonction f v´erifie l’´equation suivante :
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Avec:
•
f(t) =K,∀t∈[t, t+ ∆t] (1.13) Dans chaque nœud le d´ebit fluide est transform´e en nombre de paquets ´equivalent. La d´ecision de l’occurrence d’une perte est prise au niveau des nœuds en fonction des tailles de buffers, ensuite les d´elais n´ecessaires `a la source pour se rendre compte de la congestion sont calcul´es analytiquement.
Le d´ebit d’une source TCP peut ˆetre calcul´e approximativement `a chaque instant par le rapport entre la taille de la fenˆetre de congestion et le temps aller-retour not´e g´en´eralement RTT (Round Trip Time).
λ= CW ND(t)
RT T(t) (1.14) Le mod`ele diff´erentiel fournie une expression analytique diff´erentielle de la valeur de
CW ND(t) et RT T(t) pour chaque mode d’op´eration de TCP/IP. Le passage d’une ´equation diff´erentielle `a une autre se fait par des ´ev´enements de contrˆole qui sont li´es `a la d´etection d’une perte lors d’une transmission. L’ensemble de ces ´equations est r´esum´e dans le Tableau 6.1.
Il est important de noter que le mod`ele a ´et´e ´elabor´e dans le cas mono-source dans un premier temps. Ensuite l’extension du mod`ele dans le cas multi-source a ´et´e fait avec une s´eparation entre les diff´erent flux qui sont propag´es. Toutefois, pour d´etecter les pertes dans un nœud un seul d´ebit global peut ˆetre consid´er´e pour ´evaluer si le nombre de paquets d´epasse la capacit´e du buffer. De plus `a la sortie de ce nœud le d´ebit doit ˆetre partag´e entre les diff´erents flux et les pertes doivent ˆetre affect´ees. Un syst`eme de partage a ´et´e mise en place en se basant sur le d´ebit instantan´e de chaque source et la charge r´esiduelle dans le buffer. L’ensemble de ces ´equations est pr´esent´e dans le Tableau
6.1.
1.6.3 Validation en mono et multi-sources
Nous avons test´e le mod`ele diff´erentiel de TCP/IP en mode mono-source pour valider le comportement transitoire du mod`ele. Les tests montrent que le mod`ele diff´erentiel reproduit convenablement les modes d’op´eration de TCP. De plus le d´ebit moyen et le nombre de pertes sont tr`es proche du mod`ele ´ev´enementiel utilis´e comme mod`ele de r´ef´erence. Une l´eg`ere d´eviation entre le nombre de paquets perdus en mod`ele diff´erentiel est tout de mˆeme `a remarquer. Ceci est dˆu principalement `a la propagation fluide des d´ebits alors que les pertes sont d´etect´ees sur un nombre de paquets discret dans les buffers.
Le mod`ele multi-source offre lui aussi une bonne performance globale. Toutefois, le taux de pertes relatif est plus important en pr´esence de plusieurs flux, tout en respectant un d´ebit moyen tr`es comparable au mod`ele ´ev´enementiel. Le mod`ele diff´erentiel de TCP/IP offre une bonne alternative plus adapt´ee aux r´eseaux `a tr`es grande ´echelle que le mod`ele ´ev´enementiel souvent utilis´e dans les simulator r´eseaux.
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