Performance pour les flux courts

Réseau non congestionné

Dans un réseau non congestionné, l’augmentation de l’IW sans Initial Spreading garantit la meilleure performance. Ainsi, l’émission en continu dès l’établissement de la connexion de la totalité du flux à transmettre est la solution la plus rapide qui soit.

En introduisant l’espacement de l’IWsur leRTT, le temps de délivrance de i segments avec uneIWde n (n ≥ i) n’est plus égal à RT T +(i−1)∗TBqui est le temps de transmission minimal,

mais est égal à RT T + (i − 1) ∗RT T

n où n est la taille de l’IW. Utiliser l’Initial Spreading dans un

cas sans aucune congestion rallonge donc la durée totale de délivrance de (i − 1) ∗ (RT T_n − TB)

secondes avec (RT T_n − TB) > 0.

Ce temps supplémentaire peut varier de quelques millisecondes dans le cas des réseaux ter- restres à faible RTT à plusieurs centaines de millisecondes dans le cas des réseaux à très long

RTTtels que les satellites. En revanche, il se réduit considérablement dès que l’IWne suffit plus à l’émission de la totalité du flux. Par exemple, les transmissions de 11 segments avec et sans

4.3. VALIDATION EMPIRIQUE PAR SIMULATION

Initial Spreading et uneIWde 10 segments durent exactement le même temps.

RTT RFC 6928, IW = 10 Initial Spreading, IW = 10 IW = 5 TS TB TSpreading

Figure 4.7 – Chronogramme comparant la transmission de 10 segments sans congestion pour différents mécanismes

LaFigure 4.7illustre la transmission d’un flux de 10 segments avec uneIWde 10 segments avec et sans Initial Spreading. On considère ici le cas où TB = 2 ∗ TS. L’introduction de l’es-

pacement entre les segments cause une diminution du gain apporté par l’augmentation de l’IW

et l’on se rapproche des performances desIWplus petites. Néanmoins, ce phénomène s’estompe à mesure que la taille du flux augmente.

Ainsi, bien que les performances de l’Initial Spreading dans ce cas précis soient en deçà de celles obtenues avec la RFC6928, elles restent néanmoins meilleures que les performances atteintes par les protocoles actuels (RFC3390).

Réseau congestionné

Dans un réseau congestionné, le phénomène de burst affecte de façon importante les perfor- mances. Nous avons montré précédemment que le burst induit par l’augmentation de l’IWsemble augmenter la probabilité de rejet d’un segment, et réduire l’efficacité de la transmission de la connexion courte. L’utilisation de l’Initial Spreading a pour objectif de lisser le burst en étalant l’émission et ainsi assurer aux segments de l’IWune indépendance des pertes.

Les figures suivantes montrent les résultats des simulations conduites afin de vérifier nos hypothèses. Le goulot d’étranglement est fixé à 10 Mbit/s et le délai à 150ms, les autres liens ont un délai de 5ms et un débit de 40 Mbit/s. La taille du buffer est fixée à la moitié du produit délai-bande passante.

LaFigure 4.8 illustre l’évolution de la durée moyenne de délivrance pour une taille de flux donnée avec et sans Initial Spreading et uneIWde 10 segments. Ces deux courbes permettent de juger de l’intérêt de l’Initial Spreading.

L’interprétation des courbes peut être séparée en 3 phases distinctes :

– Phase 1 : La taille des flux varie de 1 à 10 segments. Le flux d’une taille inférieure à l’IW

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 10 20 30 40 50 60 70 Dur ée de dél ivr an ce (s )

Taille du flux (segments)

Phase 2 Phase 3

Phase 1

RFC 6928, IW = 10 Initial Spreading, IW = 10

Figure 4.8 – Durée de délivrance moyenne pour une IW de 10 segments avec et sans Initial Spreading

des comportements très différents :

– Dans le cas sans Initial Spreading, le flux est envoyé en un unique burst dont la taille varie entre 1 et 10 segments. L’accroissement important du temps de délivrance moyen s’explique par l’augmentation de la probabilité de perte des segments due à l’augmenta- tion de la taille du burst initial. Les segments les plus susceptibles d’être perdus étant les derniers segments du burst, ces pertes ne pourront vraisemblablement pas être récupérées par l’utilisation des mécanismes de reprise et vont nécessiter l’attente d’un RTO et le retour en Slow Start avec uneIWégale à 1 segment.

– Avec l’Initial Spreading, le burst initial est lissé et un segment est émis toutes les RT T₁₀ secondes. Le trafic de fond établi par les différentes connexions TCPs étant considéré comme stable, ce temps apparaît suffisant pour décorréler les pertes et pouvoir considérer que la probabilité de rejet et de succès des segments demeure ainsi constante, et plus faible que celle des segments du burst. Ainsi, la perte d’un segment a des chances de pouvoir être récupérée par les mécanismes de reprise car les segments émis après le segment perdu ont une probabilité non nulle d’être correctement transmis et donner lieu à un DupACK. Les résultats sont donc nettement meilleurs avec Initial Spreading que sans.

– Phase 2 : La taille du flux varie de 11 à 30 segments, ce qui correspond au nombre maximal de segments pouvant être transmis dans les 2 premiers RTTs. Une nouvelle fois, les deux solutions conduisent à des performances très différentes :

– Sans Initial Spreading, la probabilité de pertes des segments appartenant à un burst augmentant en fonction de la place du segment dans le burst, les accusés de réception que l’émetteur reçoit valident probablement les premiers segments envoyés. Ainsi pour chaque

4.3. VALIDATION EMPIRIQUE PAR SIMULATION

nouvel ACK, l’émetteur, inconscient de potentielles pertes survenues sur les segments suivants, augmente saCWNDet émet deux nouveaux segments. Ces segments sont émis par mini-bursts de 2 segments au rythme du goulot d’étranglement et ont donc une probabilité de succès plus importante que les segments envoyés dans le grand burst Initial. Donc, en augmentant la taille du flux, on augmente le nombre de segments pouvant être émis dès le deuxièmeRTTet de fait le nombre de potentielDupACKs. On améliore ainsi la probabilité de pouvoir utiliser des mécanismes de reprise sur erreur et donc de ne pas avoir à subir les conséquences de l’attente d’un RTO.

On peut ainsi constater un phénomène non-intuitif : en moyenne, la transmission d’un flux d’une taille supérieure à un autre peut se terminer plus rapidement si l’augmentation du nombre de segments transmis permet l’utilisation de mécanismes de reprise sur erreur. Ce n’est toutefois pas une solution à privilégier car elle entraîne une surcharge inutile. – Avec l’Initial Spreading, on observe une situation inverse. En effet, chaque nouvelACK

correctement reçu entraîne également l’émission de 2 segments, mais ces derniers, au lieu d’avoir une meilleure probabilité de succès que les segments émis dans le burst initial, se retrouvent à pâtir de leur émission groupée, et ont par conséquent une probabilité de perte supérieure. Cependant, cet effet est rapidement contrebalancé par l’augmentation du nombre de DupACKs permettant la reprise sur erreur. Lorsqu’un nombre suffisant de segments a été transmis, la probabilité d’entrer en Fast Retransmit et Fast Recovery permet à la durée de délivrance moyenne d’évoluer très lentement.

– Phase 3 : La taille des flux est supérieure à 30 segments. Dans les deux cas, l’entrée probable dans la phase deCAdirige maintenant le débit moyen. Ainsi, les pentes des deux courbes sont sensiblement les mêmes et les deux mécanismes permettent un débit similaire.

0.5 1 1.5 2 2.5 0 10 20 30 40 50 60 70 dur ée d e d él ivr an ce (s)

Taille du flux (segments)

IW = 1 IW = 3 sans Initial Spreading IW = 6 sans Initial Spreading IW = 10 sans Initial Spreading

Figure 4.9 – Conséquences de l’augmentation de l’IWsans Initial Spreading

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 1 10 100 dur ée d e t ra nsm issi on ( s)

Taille du flux (segments) RFC 3390, IW = 3 RFC 6928, IW = 10 Initial SPreading, IW = 10 IW = 1

Figure 4.10 – Comparaison de la durée moyenne de délivrance pour différentesIWavec et sans Initial Spreading

nexionsTCPavec et sans Initial Spreading.

Pour les connexions courtes (autour de 10 segments), on peut constater que l’augmentation de l’IWsans Initial Spreading dégrade les performances moyennes, ce qui valide les explications apportées à la figure précédente. Ainsi, la taille d’IWla plus efficace pour la transmission de 10 segments est égale à 3 dans notre scénario.

En revanche, l’Initial Spreading offre des performances très bonnes pour les grandes valeurs de l’IW. Ainsi on peut constater que l’utilisation de l’Initial Spreading permet une réduction de la durée de délivrance des connexions courtes de plus de 30%.

En conclusion, l’utilisation de l’Initial Spreading associée à une grande IWpermet un gain significatif dès lors que le réseau est sujet à congestion.