Orientador: Nelson Luis Saldanha da Fonseca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T20:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michel_NeilaFernanda_M.pdf: 1961141 bytes, checksum: f4470a332c9b5f764b7bd3b912c27db1 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O protoloco TCP Reno começou a operar em 01 de Janeiro de 1983. Desde sua concepção, houveram expressivos avanços nas tecnologias de transmissão de dados, como a introdução de enlaces ópticos e de satélites, 'que permitem altas taxas de transmissão. O TCP Reno continua sendo o protocolo padrão na Internet. Entretanto existem inúmeras dificuldades na sua operação, que causam baixo desempenho em redes com produto banda-atraso elevado, devido ao mecanismo de atualização do tamanho da janela de congestionamento. Para superar suas deficiências, vários protocolos variantes do TCP Reno têm sido propostos com o objetivo de melhorar a utilização de recursos em redes de alta velocidade, e por esta razão são denominados "Protocolos para Redes de Alta Velocidade" . Para que as proposições de variantes do TCP levem a protocolos que operem eficientemente em redes com alto valor do produto banda-atraso, é necessário que se avalie quais variações da dinâmica do crescimento da janela de transmissão são efetivas. Nesta dissertação avalia-se um conjunto de protocolos variantes do TCP para redes de alta velocidade através de simulações. Diversas propriedades importantes para protocolos do tipo TCP são investigadas / Abstract: The importance of the Reno TCP protocol started operating in January 01 st, 1983. Since this milestone, there were expressive advances on data transmission technologies, such as those of optical fibers and satellite channels which allow high transmission rates on long distances. Reno TCP remains the Internet standard protocol. However, its operation presents several dificulties in networks with high bandwidth-delay product, producing poor performance due its window congestion mechanism. In order to overcome its deficiencies, several variants have been proposed with the aim of enhancing its utilization in high speed networks. These variants are generally called "High Speed Networks Protocols". Transmission chàracteristics, properties and performance evaluation are essencial to the identification of problems and avoidance of poor performance. In this dissertation a set of TCP variants protocols for high speed networks is evaluated. Several important properties of these protocols are investigated / Mestrado / Redes de Computadores / Mestre em Ciência da Computação

With a new United States Army initiative to exploit commercially developed information technology, there is a heightened interest in using Internet protocols over the military's geosynchronous satellite links. TCP is the dominant Internet protocol used for reliable data exchange, but its own design limits performance when used over long delay network links such as satellites. Initially this research set out to compare TCP with another proposed protocol, the Satellite Transport Protocol (STP). However through a series of tests, we found that STP does not fulfill its claims of increased throughput over TCP and uncovered a flaw in STP's founding research. In addition, this thesis proposes and demonstrates novel performance enhancing techniques that significantly improve transport protocol throughput.

Includes index.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-09T14:35:22Z No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-09T14:35:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-09T14:35:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T14:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Não recebi financiamento / Since the emergence of the Software-Defined Networking (SDN), and, more precisely, since the development of an open interface in 2008 called OpenFlow protocol, it is being observed that this new networking paradigm is deeply remodeling the IP-protocol- based networks. It means that new mechanisms of provision services are being possible, which ensures scalability and reduces costs. Although this new paradigm has been created to centralize the control logic, there is the possibility of decentralizing it through the parceling of control tasks between two or more controllers. In this scenario, the subdivision of administrative domain in smaller subdomains in order to have each of them being controlled by one single controller has been an alternative to ensure scalability in SDN. The OpenFlow protocol allows communication among switches and controllers to another controller. However, the protocol does not define how this communication between one controller to other should be done. It is mandatory, therefore, the development of protocol independent solutions able to distribute this logic inside the same administrative domain. New proposals have been arisen, but their applications either use equal controllers or demand the development of new controllers specifically designed. This master’s research aims to offer the fundamentals to the development of an architecture here so called Orch Flow, able to receive application demands and organize them in a way it provides requested services through an OpenFlow network designed with two or more different implementation controllers. The OrchFlow architecture that is being proposed accomplishes its task through handling multiple OpenFlow controllers hierarchically and providing network access through three distinct modes: Proactive, Reactive and Hybrid. / Desde o surgimento das Redes Definidas por Software e mais especificamente à partir de 2008 com o desenvolvimento de uma interface aberta, o protocolo OpenFlow, é possível observar que este novo paradigma de redes está revolucionando as redes baseadas no protocolo IP, possibilitando a criação de novos mecanismos de aprovisionamento de serviços, garantindo a escalabilidade e reduzindo custos. Embora este novo paradigma tenha sido criado para a centralização da lógica de controle, existe a possibilidade de descentralizá-la através da divisão das tarefas de controle entre dois ou mais controladores. Neste cenário, subdividir o domínio administrativo em subdomínios menores e fazer com que cada subdomínio seja controlado por um controlador tem sido uma alternativa para garantir escalabilidade em Software-Defined Networking (SDN). O protocolo OpenFlow permite a comunicação entre switches e controladores, entretanto ele não define como deve ser feita a comunicação de um controlador para outro controlador. Faz-se necessário, portanto, o desenvolvimento de soluções independentes do protocolo, capazes de distribuir essa lógica dentro de um mesmo domínio administrativo. Neste cenário, novas propostas vão surgindo, porém as aplicações desenvolvidas ou fazem uso de controladores iguais ou são criados novos controladores especificamente para essa finalidade. Esta pesquisa de mestrado tem como objetivo o desenvolvimento de uma arquitetura, aqui denominada de OrchFlow, capaz de receber solicitações de aplicações, orquestrando as requisições a fim de prover os serviços solicitados numa rede OpenFlow com dois ou mais controladores de implementações diferentes. A arquitetura OrchFlow, desenvolvida para esta pesquisa de mestrado, realiza essa tarefa através da orquestração de múltiplos controladores OpenFlow atuando de forma hierárquica, provendo o acesso à infraestrutura da rede através de três modos distintos: o Proativo, o Reativo e o Híbrido.

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.

Técnicas de gerenciamento de filas e descarte de pacotes são empregadas pelos escalonadores de pacotes presentes nos roteadores internos de uma rede de telecomunicações. Devido às características auto-similares do tráfego presente nas redes, o desenvolvimento de modelos para análise de desempenho de protocolos e de elementos de rede é enormemente dificultado. Tais características auto-similares são oriundas da ação dos protocolos predominantes nas redes em questão, e dos mecanismos fim-a-fim de controle de congestionamento existentes, determinantes no comportamento do fluxo de informações entre diferentes camadas na hierarquia de protocolos TCP/IP. Esta tese tem como objetivo principal propor modelos analíticos de baixo esforço computacional que permitam fazer uma análise de desempenho de um nó de rede (podendo este nó ser do tipo: DiffServ, IntServ, IP, Multi Protocol Label Switching, entre outros) com o escalonador WFQ. O tráfego considerado é do tipo TCP, devido ao fato que este protocolo é o mais utilizado na Internet atualmente, apresentando, portanto, características auto-similares. Foram desenvolvidos modelos para o escalonador WFQ quando o mesmo é alimentado com tráfego Poissoniano e tráfego do tipo auto-similar. O primeiro modelo está baseado em uma cadeia de Markov bidimensional para representar o comportamento do escalonador WFQ alimentado por dois fluxos de prioridades diferentes. O segundo modelo faz uso de duas filas separadas com taxas de serviço ajustadas de modo a simular o comportamento do escalonador WFQ. As filas são do tipo M[X]/M/1/B para levar em conta o comportamento auto-similar do tráfego. Como resultado, mostra-se que o segundo modelo é capaz de estimar as métricas de desempenho, com erro aceitável, dentro de uma faixa adequada de valores dos parâmetros do sistema, conforme demonstra a validação de resultados conduzido com uso do software NS-2. / Internal routers of telecommunication networks employ a variety of queue management and packet discarding techniques. The development of models for analyzing performance of different protocols and devices is made difficult by the self-similar nature of network traffic. Traffic self-similarity stems from the action of predominant protocols and end-to-end congestion control systems, which are key factors in determining the behavior of data flow between layers of the TCP/IP protocol stack. This thesis proposes analytical models that allow for the evaluation of a (DiffServ, IntServ, IP, Multi Protocol Label Switching etc.) network node's performance at a low computational cost. Only TCP traffic is considered, since it accounts for most of current Internet traffic and therefore exhibits self-similar characteristics. Models were developed for the WFQ scheduler with Poisson and self-similar traffic inputs. The former is based on a bi-dimensional Markov chain representing the behavior of the WFQ scheduler with two input flows with different priorities. The latter consists in two separate queues whose service rates are tuned so as to simulate the behavior of a WFQ scheduler. M[X]/M/1/B queues are used to account for the self-similar nature of traffic. As a result, it is shown that the second model accurately estimates performance metrics for certain ranges of parameter values, as confirmed by NS-2 simulations.

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.

Orientador: Renato Baldini Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T14:02:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CarlosHenriqueRodriguesde_D.pdf: 6124095 bytes, checksum: d981e4a9e163dc0b358b20c451c92109 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho de tese estuda e analisa o desempenho dos sistemas móveis celulares GSM de segunda geração (2G), GPRS de segunda geração intermediária (2,5G) e CDMA2000 de terceira geração (3G). Na primeira parte deste trabalho de tese são avaliadas estratégias de compartilhamento dos canais de comunicação utilizados pelos sistemas GSM e GPRS, em busca daquela que resulte no menor impacto na qualidade dos serviços prestados por ambas as redes. Para esta avaliação, e como contribuição deste trabalho de tese, são desenvolvidos algoritmos aplicados em um simulador de eventos discretos desenvolvido em linguagem de programação C/C++. Os resultados das simulações mostram que a reserva de canais exclusivos ao sistema GPRS apresenta degradação na qualidade de serviço prestado pelo sistema GSM e que a melhor estratégia de compartilhamento é utilizar os canais de comunicação para o sistema GPRS nos momentos em que estes canais não são usados pelo sistema GSM. Na segunda parte deste trabalho de tese são feitas análises de desempenho dos sistemas móveis celulares de terceira geração, CDMA2000 lxRTT e CDMA2000 lxEVDO, baseadas na qualidade do serviço prestado por estas redes operando com várias aplicações simultâneas fim-a-fim entre cliente e servidor. Técnicas de detecção multiusuário e de antenas adaptativas são utilizadas na recepção destas aplicações e é avaliada a nova qualidade de serviço. Para estas análises de desempenho e como contribuição deste trabalho de tese, modelos de simulação são desenvolvidos utilizando a ferramenta OPNET. As redes CDMA2000 lxRTT e lxEVDO apresentam bom desempenho, analisado pelo parâmetro atraso da qualidade de serviço, na passagem de tráfego das aplicações HTTP, E-mail, VoIP, FTP, Telnet e Acesso a Banco de Dados. O desempenho da rede CDMA2000 lxEVDO melhora tanto com detecção multiusuário como com antenas adaptativas em relação ao receptor rake / Abstract: This thesis work studies and analyzes the performance of cellular mobile systems GSM of second generation (2G), GPRS of second intermediate generation (2,5G) and CDMA2000 of third generation (3G). In the first part of this thesis work, sharing strategies of communication channels used by GSM and GPRS systems are evaluated to find the one that results in the lowest impact in the quality of services supported by both networks. To this evaluation, and as contribution of this thesis work, algorithms applied in a discrete-event simulator developed in C/C++ programming language are developed. The simulation results show that the reserve of exclusive channels to the GPRS system presents degradation in the quality of service given for GSM system and that the better sharing strategy is to use the communication channels for the GPRS system whenever these channels are not used by the GSM system. In the second part of this thesis work, performance analyses of the third generation cellular mobile systems, CDMA2000 lxRTT and CDMA2000 lxEVDO, based on the quality of service supported by these networks operating with several end-to-end simultaneous applications between client and server are made. Multiuser detection and adaptive antennas techniques are used in the reception of these applications and the new quality of service is evaluated. For these performance analyses, and as contribution of this thesis work, simulation models are developed using the OPNET tool. The CDMA2000 lxRTT and lxEVDO networks present good performance analyzed through the delay parameter of quality of service running HTTP, E-mail, VolP, FTP, Telnet and Data Base Access applications. The CDMA2000 lxEVDO network performance improves using either multiuser detection or adaptive antennas when compared with rake receiver / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Eleri Cardozo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T03:43:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dolphine_TiagoMarchetti_M.pdf: 1822376 bytes, checksum: 5425d1b4cf2ca6a35df00dc7dc511d69 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Arquiteturas de micromobilidade vêm sendo propostas para atender ao crescente interesse por tecnologias de mobilidade IP. MPA (Mobility Plane Architecture), desenvolvida na FEEC/Unicamp, é uma solução de micromobilidade baseada em tunelamento de pacotes que emprega apenas protocolos bem estabelecidos. Quando estudou-se aplicações para melhoria de desempenho em handover e engenharia de tráfego na arquitetura MPA, verificou-se que estas aplicações necessitavam serviços comuns. Este trabalho descreve a plataforma MIS (Mobility Infrastructure Services) que fornece um conjunto de serviços para suporte ás funcionalidades básicas comuns de aplicações de gerência de rede, engenharia de tráfego e gerência de mobilidade. A plataforma proposta facilita o desenvolvimento de tais aplicações compartilhando soluções às necessidades encontradas na arquitetura de micromobilidade MPA e outras arquiteturas similares. São apresentados o projeto, implementação e testes da plataforma, juntamente com dois estudos de casos em gerência de mobilidade e engenharia de tráfego. Palavras-chave: redes IP móveis, micromobilidade, gerência de rede, engenharia de tráfego / Abstract: Micro-mobility architectures have been proposed to meet the growing interest in technologies supporting mobility in IP networks. MPA (Mobility Plane Architecture), developed at the FEEC/Unicamp, is a micro-mobility solution based on tunneling of packets that employs only well standardized protocols. When applications for supporting seamless handover and traffic engineering in MPA started to be designed, it was noticed that these applications demand a set of common services. This dissertation presents the MIS (Mobility Infrastructure Services) platform which provides a set of services that meet the common basic features demanded by applications of network management, traffic engineering and mobility management. The proposed platform facilitates the development of these applications when they are targeted to MPA and other micro-mobility architectures. This dissertation reports the design, implementation, ant test of the MIS platform, along with two case studies in mobility management and traffic engineering. Keywords: IP mobile networks, micro-mobility, network management, traffic engineering / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T17:32:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sazima_Ricardo_M.pdf: 1107563 bytes, checksum: a1179beaec699c0dcd87b45284e4a99c (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Dados a banda de transmissão atualmente disponível, o protocolo (IP) utilizado para transmitir a maior parte de tráfego e a quantidade de tráfego e seus requisitos de aos, a Engenharia de Tráfego (TE, de Traffic Engineering) tomou-se um componente cada vez mais importante nas redes de comunicações. O padrão do IETF para enncaminhamento roteamento entitulado Multi-Protocol Label Switching (MPLS) preenche lacunas importantes neste cenário e é peça chave das metodologias de TE mais sofisticadas. Nesta dissertação é apresentado um modelo genérico de TE e uma proposta para uma Plataforma para Experimentos com MPLS (PLEX MPLS) que permite que o usuário defina, execute, e analise configurações de Engenharia de Tráfego com MPLS em uma rede IP. Os principais objetivos da PLEX MPLS são: . Estudo da tecnologia MPLS e suporte a outros trabalhos em andamento no contexto do grupo de estudos em MPLS do DCA . Experimentos com engenharia de tráfego com MPLS: validação das tecnologias e conceitos relacionados . Experimentos didáticos em disciplinas de laboratório de redes. Os principais conceitos de TE e MPLS são apresentados como referência, bem como uma descrição do NIST Switch, a plataforma MPLS escolhida para este trabalho. A análise, projeto e implementação da PLEX MPLS são apresentados, pois formam parte significativa do trabalho desenvolvido. A PLEX não só utiliza, como também estende as funcionalidades oferecidas pelo NIST Switch a fim de oferecer um esquema de TE mais completo e eficiente. Na fase de análise, vemos quais os principais requisitos para a implementação desta plataforma, seguindo uma metodologia de Engenharia de Software. Na fase de projeto, vemos as soluções propostas para os problemas identificados na fase de análise e temos uma especificação dos componentes a serem implementados. Na fase seguinte, discutimos a implementação das principais características dos componentes da PLEX, justificando as decisões tomadas. Para validar a implementação da PLEX de acordo com sua proposta, foram realizados alguns experimentos em uma rede de testes com tráfego real. A execução destes experimentos é descrita e seus resultados analisados. Os resultados obtidos assinalam claramente a importância e utilidade de esquemas de TE baseada em MPLS. Uma interessante metodologia para TE, compilada a partir de várias propostas, é apresentada. Finalmente, apontam-se caminhos a seguir em um trabalho futuro de refinamento da PLEX / Abstract: Given the bandwidth currently available, the protocol (IP) used to transmit most Internet traffic, the quantity of traffic produced and its QoS requirements, Traffic Engineering (TE) has become an increasingly important component of communications networks. IETF's standard for forwarding/routing, which is entitled Multi-Protocol Label Switching (MPLS), presents important solutions in this scenario playing a major role in more sophisticated TE methodologies. This work presents a generic methodology for TE and a proposal for a Platform for Experiments with MPLS (PLEX MPLS) which allows the user to define, execute and analyze Traffic Engineering configurations with MPLS in an IP network. The main goals of PLEX MPLS are: . Study of the M PLS technology and support of other ongoing works with M PLS in the DCA . Traffic Engineering experiments with MPLS: validation of the related concepts and technologies . Support of didactic experiments in academic disciplines. The main concepts of MPLS and TE are presented as reference, as well as a brief description of NIST Switch, the MPLS software chosen for the PLEX MPLS implementation. The analysis, project and implementation of PLEX MPLS are presented, since are significant part of the developed work. PLEX not only uses, but also extends NIST Switch functionalities to offer a more complete and efficient TE scheme. In the analysis phase the main requirements for the PLEX implementation are specified, following a well-known Software Engineering methodology. The solutions found for the problems identified in the analysis phase are presented in the project phase alongside with a specification of the components that will be implemented. In the next phase, the implementation of PLEX is discussed focusing on the most important characteristics of PLEX components and justifying the implementation ecisions. In order to validate PLEX implementation and its proposal, some experiments were made in a test network with reallive traffic. These experiments are described and its results analyzed. The results obtained clearly indicate the importance and utility of TE schemes based on MPLS. Also an interesting TE methodology compiled from several proposals is presented. Finally, possible improvements and future work on PLEX MPLS are indicated. / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica