Адаптивная система управления потоком для транспортного протокола в сетях с коммутацией пакетов

Рис. 25. Концептуальная схема взаимодействия очередей приема и передачи с алгоритмом управления потоком в объекте протокола ARTCP. Прямые линии указывают направление потоков данных, кривые - управляющей информации.

3.2.5.2. Обработка приема

Сегмент, принятый узлом, передается объекту ARTCP. Метод accept_packet() принимает сегмент и обрабатывает его как подтверждение, если сегмент содержит поле подтверждения. Параметры ARTCP вычисляются, если установлено поле “TI” сегмента. Если номер подтверждаемого сегмента образует непрерывную последовательность с порядковыми номерами сегментов находящимися в очереди передачи, то вся последовательность, кроме подтверждаемого сегмента удаляется из очереди. Например, сегменты в очереди передачи: {k, k+1, k+2, k+3, k+4, …} и узел получает подтверждение {k+3}, из очереди удаляются сегменты k, k+1, k+2.

Если сегмент содержит данные, то он помещается в приемную очередь, после чего приемная очередь сканируется, из нее убираются (передаются пользователю) сегменты, полученные в непрерывной последовательности порядковых номеров. Затем генерируется подтверждение следующего ожидаемого получателем сегмента, в поля которого заносятся следующие значения: ack - кумулятивное подтверждение, ack-trig - номер последнего полученного сегмента, adv_wnd - свободное пространство в очереди приема. Например, в очереди приема находятся сегменты {i+1, i+2, i+3}, после получения i-го сегмента и его записи в очередь, из нее удаляются сегменты i, i+1, i+2, i+3 и значение кумулятивного подтверждения становится равным i+4. Прототип контрольного сегмента с подтверждением ставится на очередь к передаче.

3.2.5.3. Обработка прерывания

Метод proc_int() активного протокола вызывается из метода proc_int() содержащего его экземпляра класса узла. Данный метод обновляет значение внутреннего счетчика времени экземпляра объекта протокола, вычисляет текущую скорость передачи потока по формулам (19), (19а) в состоянии SS; (24) и (25) в состоянии REC; (27) в состоянии FT.

Вычислив значение межсегментного интервала, метод proc_int() класса протокола ARTCP определяет, прошло ли это время с момента отправки предыдущего сегмента. Если да, то запрашивается экземпляр очереди передачи на предмет наличия в ней готового к отправке сегмента. Сегмент для отправки берется из очереди или создается новый (в случае отсутствия готового сегмента в очереди), после чего в поля ack, ack_trig, adv_wnd заносятся значения из прототипа контрольного сегмента и сегмент передается объекту узла для передачи. Если передача успешна, то узел, вызывая метод status(), уведомляет об этом объект протокола, который отмечает соответствующий сегмент как отправленный и запускает ТПП для него.

3.2.5.4. Ускоренная ретрансляция

Поддержка ускоренной ретрансляции сегментов также включена в ПМ. Для этого объект протокола ARTCP отслеживает поступление дублирующих подтверждений. Если последовательно приходят два подтверждения одного и того же i-го сегмента, то ARTCP осуществляет ретрансляцию данного сегмента вне зависимости от значения его ТПП. После осуществления ретрансляции алгоритм переходит в состояние, в котором ускоренная ретрансляция не разрешена и остается в этом состоянии пока не придет хотя бы одно подтверждение следующего: (i+1)-го сегмента.

3.2.5.5. Начальная синхронизация

Начальное значение RTT необходимо для вычисления начальной (минимальной) скорости работы соединения, равной S байт за время RTT. Для осуществления этого измерения при открытии нового соединения объект протокола ARTCP реализует обмен сегментом специального типа с противоположной стороной. При активации объект ARTCP попадает в "не синхронизированное" состояние. Сегмент, обозначенный как SYN (по наличию соответствующего флага), отправляется от инициирующей стороны обмена к получателю. Сегмент SYN несет порядковый номер, не влияющий на порядковые номера при обмене данными. Получатель сегмента SYN реагирует отправкой сегмента с установленными флагами SYN, ACK, где поле ack несет значение порядкового номера SYN сегмента. Получение SYN, ACK сегмента дает возможность отправителю измерить время RTT и переводит соединение в состояние "синхронизации", после чего начинается обмен данными. Наличие идентифицирующего SYN сегмент порядкового номера дает возможность различить их возможные копии и правильно измерить время RTT. Синхронизация соединения может быть инициирована одновременно обеими сторонами. Для протокола TCP, например начальная синхронизация имеет место при открытии соединения и имеет целью установить идентичные начальные значения переменных в контрольных блока обеих сторон соединения.

3.3. Главный цикл

Главный цикл программы вызывает метод обработки прерывания proc_int() всех элементов топологии модели (host, link, router). В результате эмулируется ход внутренних часов каждого из объектов, и моделируются процессы передачи данных. Также из главного цикла с конфигурируемой периодичностью вызываются процедуры генерирующие отчеты.

3.4. Дуплексный режим

Протокол ARTCP, как и TCP способен осуществлять симметричный обмен информацией по одному соединению. В таком режиме контрольная информация получателя транслируется не отдельными сегментами, а записывается в соответствующие поля сегментов с данными, следующими в противоположном направлении. Программная модель предусматривает наличие буфера под прототип заголовка контрольного сегмента. Этот заголовок, содержащий номер подтверждения, размер окна и другую управляющую информацию, формируется после получения очередного сегмента с данными.

3.5. Трассировка модели

Каждый из объектов топологии, таких как узел, канал и интерфейс маршрутизатора, при каждой операции с сегментом выводит запись в файл отчета. Формат этой записи таков:

"{+|-|d|s|r}" time elem src"->"dst "{-|D}{-|A}{-|S}" size seq"/"ack " … " psn psk ack_trig adv_wnd link seq/syn_ack id

где:

ѕ Действие: + прием в очередь, - из очереди, d отбрасывание, s отправка протоколом, r прием протоколом

ѕ time время в секундах

ѕ elem идентификатор объекта совершившего действие

ѕ src адрес отправителя сегмента

ѕ dst адрес получателя сегмента

ѕ флаги: D данные, A подтверждение, S синхронизация

ѕ size размер сегмента в байтах

ѕ seq порядковый номер

ѕ ack номер кумулятивного подтверждения

ѕ psn поле "PS"

ѕ psk поле "TI"

ѕ ack_trig номер сегмента вызвавшего отправку подтверждения

ѕ adv_wnd размер окна получателя в байтах

ѕ link счетчик ссылок на область памяти

ѕ syn_ack номер подтверждаемого SYN сегмента

ѕ id уникальный идентификатор каждого сегмента

например, следующий фрагмент отчета представляет передачу одного сегмента с данными и его подтверждения:

s 0.6251 0 0->1 D-- 1000 0/-1 ... 1 -1 -1 65536 2 0/-1 2

+ 0.6357 6 0->1 D-- 1000 0/-1 ... 1 -1 -1 65536 2 0/-1 2

+ 0.6358 22 0->1 D-- 1000 0/-1 ... 1 -1 -1 65536 3 0/-1 2

+ 0.8608 11 0->1 D-- 1000 0/-1 ... 1 -1 -1 65536 2 0/-1 2

+ 0.8609 24 0->1 D-- 1000 0/-1 ... 1 -1 -1 65536 3 0/-1 2

r 0.8717 1 0->1 D-- 1000 0/-1 ... 1 -1 -1 65536 1 0/-1 2

+ 0.8717 25 1->0 -A- 40 0/1 ... -1 -1 0 65536 1 0/1 4

s 0.8718 1 1->0 -A- 40 0/1 ... -1 -1 0 65536 1 0/1 4

+ 0.8817 11 1->0 -A- 40 0/1 ... -1 -1 0 65536 1 0/1 4

+ 0.8818 23 1->0 -A- 40 0/1 ... -1 -1 0 65536 2 0/1 4

+ 0.9868 6 1->0 -A- 40 0/1 ... -1 -1 0 65536 1 0/1 4

+ 0.9869 17 1->0 -A- 40 0/1 ... -1 -1 0 65536 2 0/1 4

r 0.9970 0 1->0 -A- 40 0/1 ... -1 -1 0 65536 0 0/1 4

С помощью информации отчета можно проследить путь каждого сегмента, т.е. до какого узла он дошел, был ли он подтвержден, потерян и ретранслирован.

Исследование моделируемой системы производится при помощи информации визуализации отчета.

Помимо событий, происходящих с сегментом, в отчет записываются также значения переменных протокола ARTCP и характеристики, снимаемые с сетевых устройств (с определенных интерфейсов). В отличие от событий с сегментами, переменные ARTCP и данные с интерфейсов маршрутизаторов снимаются с заданной периодичностью. По каждому из событий отчет может выводиться как в краткой форме (приведенной выше для операций с сегментами) так и в развернутом виде в целях отладки.

Для первичной обработки результатов моделирования применяется специально разработанный набор сценариев на языке командного интерпретатора UNIX C-shell [70] а также ряд небольших программ осуществляющих статистическую обработку результатов модельного эксперимента. Результаты работы модели фильтруются и записываются в несколько файлов в виде строк с полями, разделенными символом табуляции для последующей визуализации и статистической обработки.

3.6. Визуализация данных

Для визуализации полученных при моделировании данных применялась программа gnuplot17 версии 3.7 для OS UNIX. Как правило, визуализация работы протокола TCP производится с помощью графиков зависимости размера окна CWND от времени, зависимости последовательности передачи сегментов от времени, позволяющей визуально определить различные фазы работы протокола. В подавляющем большинстве работ в области транспортных протоколов применяется именно такая схема [87].

Рис. 26. График зависимости скорости отправки потока от времени. Sending rate - устанавливаемая скорость отправки, measured received rate - измеряемая скорость приема потока.

В некоторых работах приводятся более сложные системы визуализации, например в [14, 15, 19]. В настоящей работе результаты моделирования наиболее наглядно представляются следующими способами: зависимость скорости потока, порядкового номера передаваемого сегмента, времени RTT, средней длины очереди от времени (рис. 26, 27, 28, 29).

Рис. 27. Зависимость порядковых номеров отправляемых сегментов от времени. Sent segments - отправленные сегменты, received - полученные.

Рис. 28. Зависимость RTT от времени. Smoothed - сглаженное усреднением по окну, measured - мгновенное значение измерения RTT.

Рис. 29. Зависимость порядковых номеров передаваемых и принимаемых данных и подтверждений от времени.

На рис. 26. изображается поведение алгоритма ARTCP в виде изменения скорости в зависимости от времени. Явно просматриваются режимы SS, MD1, REC и FT. В режиме FT, переход в которое произошел примерно на 5-й секунде, имеют место спонтанные осцилляции значения скорости передачи. Сплошная линия - задаваемое значение , точки - измеряемое значение . Из рис. 26 с рис. 21. Хорошо заметно совпадение ожидаемого и реального поведения системы. Рис. 27. изображает эволюцию соединения, sent segments соответствуют моментам отправки сегментов, received segments - моментам приема сегментов соответствующих порядковых номеров. Оценка скорости по графику дает: между моментами t=20 и t=40 секунд было отправлено 150 1000-байтовых сегментов, т.е. средняя скорость потока составляет 7.5 сегмента/с. Это дает 93.75% использования ресурсов канала, поскольку моделируемая ПС канала равна 64 Кб/с.

Промежутки времени, когда задаваемая скорость потока превышает реальную ПС сети, выражаются в пиках значения RTT (рис. 28).

На рис. 29. динамика соединения приведена в масштабе 0-6 с., что более наглядно отражает процессы происходящие при работе ARTCP. Отмечены моменты отправки сегментов (sent), приема (received), отправки подтверждения (ack sent) и приема подтверждения (ack received). Следует отметить, что подтверждение всегда содержит номер следующего ожидаемого получателем сегмента.

Глава 4. Результаты моделирования

4.1. Общая схема модельного эксперимента

Проведенный в рамках диссертации модельный эксперимент ставил задачей определение эффективности работы сети с алгоритмом ARTCP, а также сравнение характеристик ARTCP и TCP. Модельные эксперименты проводились в нескольких сценариях. Все сценарии укладываются в схему соединения двух ЛВС через канал с ограниченной ПС. Между ЛВС существуют один или более ARTCP потоков, а также может присутствовать CBR поток. Численными результатами экспериментов являются следующие показатели: коэффициент использования ресурсов:

U ? число _ принятых _ битов

(скорость _ канала) ? время

Коэффициент равноправия разделения пропускной способности:

n

(? b )2

F ? i ?1

n ? (? b2 )

b доля ПС приходящаяся на i-e соединение. Это стандартная характеристика протокола, согласно [73].

Среднее значение длины очереди Q, среднее число отправленных и ретранслированных сегментов. Для получения средних значений показателей протокола в каждом из сценариев проводится большое число измерений (запусков программной модели). При визуализации эволюции соединений из всех экспериментов выбирался типичный для данного сценария.

4.1.1. Параметры моделируемой сети и диапазоны их изменения

На работу протокола транспортного уровня в сложной сети оказывает влияние огромное число факторов: это и все промежуточные системы нижних уровней со своими алгоритмами и протоколами, это и пользователь транспортного уровня. Многоуровневая архитектура позволяет нам абстрагироваться от всех свойств нижних уровней, моделируя лишь тот сервис, который предоставляет протокол IP, а именно доставку сегментов пользователя по адресу без каких либо гарантий порядка доставки, значения транзитной задержки и вероятности отсутствия потерь. Таким образом, общность модели достигается за счет того, что протокол IP, моделируемый в виде стандартного сервиса сетевого уровня, скрывает от транспортного протокола все более низкоуровневые объекты и протоколы.

Помимо нижних уровней, на работу протокола влияет поведение его пользователя, каковым является приложение, исполняемое на данном узле. Мы рассматриваем ситуацию, когда нагрузка на транспортный уровень максимальна, т.е. источник всегда имеет данные для передачи, а получатель обрабатывает данные по мере поступления. Такая ситуация наиболее распространена в реальности. Практически во всех случаях информационных потоков, кроме удаленного доступа в диалоговом режиме, соединение транспортного протокола открывается для передачи некоторого объема информации. Передача этого объема данных ведется с максимальной скоростью, после завершения обмена соединение прерывается. В процессе передачи транспортный протокол формирует сегменты максимального размера. Для разных маршрутов могут задаваться различные ограничения размера сегментов. Типичные значения, обусловленные наиболее распространенными технологиями передачи, составляют 576, 1000 и 1500 байт. В частности трафик, обусловленный обращениями пользователей Ярославской региональной сети к серверам WWW и FTP, расположенным за пределами Ярославской области, полностью состоит из сегментов размером 1000 байт (кроме последнего сегмента в соединении). Этот трафик составляет более 95% суммарного трафика региональной сети. Именно для такого трафика и предназначен ARTCP.

Основными характеристиками протокола, которые определяются посредством статистической обработки данных модельного эксперимента, являются: коэффициенты использования ПС: U, равноправия разделения ПС: F и средняя длина очереди Q. Нужно понять, зависят ли эти характеристики и если зависят, то как, от следующих параметров сети: ПС, RTT, BER, число потоков.

Диапазоны изменения этих параметров сети в модельном эксперименте выбираются таким образом, чтобы максимально адекватно соответствовать ситуации в реальных сетях. Так, например большинство каналов Ярославской региональной сети имеют ПС от 64 Кб/с до 2 Мб/с. Каналы коммутируемых соединений в этой же сети имеют ПС от 28800 б/с до 56000 б/с. Пропускная способность каналов ЛВС в подавляющем большинстве случаев равна 10 Мб/с.

Используемые в модельном эксперименте значения RTT характерны для соединений межрегионального типа, например: Ярославль-Москва. Значения BER соответствуют реальным вероятностям битовых ошибок, характерных для спутниковых каналов.

4.1.2. План модельного эксперимента

Поскольку протокол ARTCP является совершенно новым, то сначала рассмотрим в деталях поведение изолированного ARTCP потока для проверки работы его алгоритма.

Далее из множества параметров сети выделим те, которые оказывают наибольшее влияние на поведение протокола, чтобы сократить число параметров в последующих исследованиях. После этого проводим сравнение протоколов ARTCP и TCP в различных условиях. Показав превосходство ARTCP над TCP, более детально рассмотрим взаимодействие нескольких потоков ARTCP между собой и влияние на них потока CBR. По большой серии измерений исследуем трафик ARTCP на наличие свойства самоподобия.

Таким образом, план проведения экспериментов следующий:

Сценарий 1. Сравнение функционирования реализации протокола ARTCP в модели с ожидаемым поведением его алгоритма и наглядная иллюстрация работы соединения протокола ARTCP.

Сценарий 2. Изучение поведения основных характеристик протокола в зависимости от параметров моделируемой сети. Выделение набора параметров, оказывающих наибольшее влияние на поведение протокола. Дальнейшие эксперименты будут проводиться при фиксированных значениях параметров, не влияющих на функционирование протокола. Сценарий 3. Сравнение протоколов ARTCP и TCP при различных значениях битовых ошибок передачи на канале.

Сценарий 4. Сравнение протоколов ARTCP и TCP по коэффициенту использования ПС при различных значениях числа потоков.

Сценарий 5. Сравнение ARTCP и TCP по коэффициенту равноправия разделения ПС при различных значениях числа потоков.

Сценарий 6. Произведем сравнение ARTCP и TCP по средней длине очереди при различных значениях числа потоков.

Сценарий 7. Рассмотрим детально взаимодействие одного потока ARTCP и CBR. Сценарий 8. Рассмотрим детально взаимодействие двух ARTCP потоков и CBR потока. Сценарий 9. Исследуем трафик протокола ARTCP на предмет наличия у него свойства самоподобия.

4.2. Сценарий 1: изолированный ARTCP

4.2.1. Задача

Задачей моделирования по сценарию 1 является детальная иллюстрация работы алгоритма протокола ARTCP в процессе адаптации к ПС канала. Проведем эксперименты при двух различных значениях ПС каналов: 32 Кб/с и 128 Кб/с.

4.2.2. Топология

Для исследования поведения протокола ARTCP в условиях свободных о влияния других транспортных потоков используется топология, изображенная на рис. 30. Стрелкой указано направление передачи данных. Узел, отмеченный знаком S, является отправителем, узел R - получателем. Набор каналов 0, 1 моделирует дуплексную коммутируемую ЛВС или выделенный канал у отправителя, 2, 3 соответственно у получателя. Набор каналов 4, 5 моделирует канал типа точка-точка между двумя узлами территориальной сети.

Рис. 30. Топологическая схема 1 с одним потоком и парой конечных систем.

4.2.3. Эксперимент 1: 32 Кб/с

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов 0, 1, 2, 3	10 Мб/с19
Задержка каналов 0, 1, 2, 3	0.01 с
ПС каналов 4, 5	32 Кб/с
Задержка каналов 4, 5	0.1 с
Время моделирования	300 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	16 Кбайт
BER	0

Результаты:

Характеристика	Значение
Коэффициент использования ПС в состоянии FT	97.81%
Средняя скорость потока	31302.64 б/с
Число потерянных сегментов	0
Число переданных сегментов	1173
RTT (усреднение за время эксперимента)	0.614 ? 0.146 с.
Минимальное RTT	0.519 с.
Q (усреднение за время эксперимента)	459.833 ? 716.51 байт

Иллюстрация функционирования протокола ARTCP в данных условиях приведена на рис. 31, 32, 33, 34.

Рис. 31. Зависимость скорости потока от времени при скорости канала 32 Кб/с.

Рис. 32. Зависимость среднего и мгновенного значения RTT от времени при скорости канала 32 Кб/с. Sending rate - устанавливаемая скорость отправки, measured received rate - измеряемая скорость приема потока.

Рис. 33. Зависимость порядка передачи/приема сегментов от времени при скорости канала 32Кб/с. sent - отправленные, received - принятые, dropped - потерянные сегменты.

Рис. 34. Зависимость мгновенного значения длины очереди от времени.

4.2.4. Эксперимент 2: 128 Кб/с

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов 0, 1, 2, 3	10 Мб/с
Задержка каналов 0, 1, 2, 3	0.01 с
ПС каналов 4, 5	128 Кб/с
Задержка каналов 4, 5	0.1 с
Время моделирования	300 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	16 Кбайт

Результаты:

Характеристика	Значение
Коэффициент использования ПС в состоянии FT	95.38%
Средняя скорость потока	122285.64 б/с
Число потерянных сегментов	0
Число переданных сегментов	4558
RTT	0.335 ? 0.048 с.
Минимальное RTT	0.307 с.
Q	452.667 ? 872.59 байт

Функционирование протокола ARTCP в данных условиях проиллюстрировано на рис. 35, 36, 37, 38.

Рис. 35. Зависимость скорости потока от времени при скорости канала 128Кб/с.

Рис. 36. Зависимость среднего и мгновенного значения RTT от времени при скорости канала 128Кб/с.

Рис. 37. Зависимость порядка передачи/приема сегментов от времени при скорости канала 128 Кб/с.

Рис. 38. Зависимость мгновенного значения длины очереди от времени.

4.2.5. Выводы

Эксперименты в сценарии 1 показали, как изолированный протокол ARTCP адаптируется к доступной ПС канала. При этом протокол ARTCP совершает переходы в необходимые режимы в полном соответствии с описанным ранее алгоритмом управления потоком. В двух проведенных экспериментах потерь пакетов не происходит. Для дальнейшего изучения протокола необходимо определить характер зависимости его показателей от основных параметров моделируемой сети.

4.3. Сценарий 2: определение важнейших параметров сети

4.3.1. Задача

Перед тем, как переходить к дальнейшим экспериментам, определим характер зависимости основных характеристик протокола от параметров сети.

Основными характеристиками протокола, которые определяются посредством статистической обработки данных модельного эксперимента, являются коэффициенты U, F и средняя длина очереди Q. Нужно понять, зависят ли эти характеристики и если зависят, то как, от следующих параметров сети: ПС, число потоков, RTT, BER.

Пропускная способность сети является важнейшей ее характеристикой. Поскольку протокол ARTCP должен адаптироваться к доступной ПС сети, то именно значение ПС канала может оказывать наибольшее влияние на функционирование протокола.

Коэффициент равноправия разделения ПС не должен зависеть от ПС канала, поскольку вероятность увеличения скорости потока ARTCP, в соответствии с его алгоритмом, определяется лишь его скоростью потока и разностью между минимальным и измеряемым RTT. Именно поэтому коэффициент F не должен зависеть от RTT.

Таким образом, необходимо провести эксперименты для получения зависимостей характеристик ARTCP от ПС канала для разного числа соединений. По результатам экспериментов вычислим средние значения U, F, Q. Далее проверим, существует ли для этих коэффициентов зависимость от RTT. Влияние вероятности BER на характеристики ARTCP будем изучать при сравнении ARTCP с TCP.

4.3.2. Топология

Для проведения измерений при разных значениях числа потоков были произведены эксперименты на 10-ти вариантах сетевой топологии, содержащих от 2 до 20 узлов, между которыми соответственно существовало 1-10 одновременных потоков. Общая схема эксперимента приведена на рис. 39. Значение ПС каналов между маршрутизаторами R1 и R2 изменяется в пределах 64 Кб/с и 2048 Кб/с.

Рис. 39. Топологическая схема 10, с 20-ю парами источник-получатель.

4.3.3. Эксперимент 1: влияние ПС и числа потоков

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	От 64 Кб/с до 2.048 Мб/с, шаг 32 Кб/с
Задержка каналов WAN	0.1 с
Длительность эксперимента	500 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Число потоков ARTCP	От 1 до 9
Число экспериментов	50 по каждому значению ПС

Проведем по 50 экспериментов с одним потоком ARTCP для каждого значения ПС сети из диапазона 64-2048 Кб/с при шаге 32 Кб/с. Длительность каждого эксперимента в полученной серии из 3050 равна 300 с. По данным каждого эксперимента определяем значения U, F, Q. Проведем такие же серии измерений для сети с 2, 3, …, 9 ARTCP потоками.

По графику можно сделать вывод, что в случае одного потока ARTCP существует зависимость между U и ПС канала. Коэффициент использования ПС канала для одного ARTCP потока снижается с ростом ПС.

Однако даже при ПС канала равной 2 Мб/с эффективность использования ПС для ARTCP не меньше 0.825. Для двух потоков ARTCP снижение коэффициента U с ростом ПС происходит медленнее и прекращается на значении U ? 0.925. Для большего числа ARTCP потоков коэффициент U не падает с ростом ПС и приближается к единице для всего диапазона ПС с ростом числа потоков. Для числа потоков более 5 среднее значение коэффициента U не опускается ниже 0.95.

Падение эффективности использования сети одним ARTCP потоком при росте ПС можно объяснить консервативностью алгоритма управления потоком ARTCP, стремящегося избежать любого накопления данных в буфере маршрутизатора. В режиме FT вероятность снижения скорости при росте RTT выше, чем вероятность увеличения скорости.

Кроме того, вероятность увеличения скорости тем ниже, чем выше развитая соединением скорость (см. коэффициент speedup).

Если же потоков ARTCP несколько, то снижение скорости одного из них компенсируется временным повышением скорости другого, поэтому с ростом числа потоков общее поведение системы становится более стабильным и ресурсы сети используются более полно.

Итак, коэффициент использования ПС для нескольких одновременных ARTCP потоков близок к единице при всех значениях ПС сети от 64 Кб/с до 2.048 Мб/с.

4.3.4. Эксперимент 2: влияние RTT

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	54, 128, 256, 512 Кб/с
Задержка каналов WAN	От 0.01 до 0.33 с при шаге 0.02 с
Длительность эксперимента	300 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Число потоков	От 1 до 9
Число экспериментов	По одному для каждого значения задержки

Проверим теперь наличие зависимости характеристик протокола от значения RTT.

Предполагаем, что ни один из параметров U, F и Q не зависит от RTT, поскольку алгоритм ARTCP предполагает зависимость лишь от разности текущего и минимального значения RTT, а не от его абсолютного значения. Для проверки этой гипотезы проведем эксперимент длительностью 300 с для каждого из значений задержки передачи каналов WAN от 0.01 до 0.33 с шагом 0.02 для каждого из значений ПС: 64, 128, 256 и 512 Кб/с и каждого из 9 значений числа потоков. 36 средних значений U, полученных из 36 серий по 16 измерений не отличаются от соответствующих данному числу потоков и значению ПС результатов предыдущего эксперимента. Кроме того, в каждой из 36 серий не наблюдается зависимости U от RTT.

Аналогичные измерения были проведены и для значений Q и F, которые также не обнаружили зависимости от RTT.

4.3.5. Выводы

Таким образом, коэффициент использования ПС сети (U) зависит от ПС сети лишь для одного ARTCP потока, при наличии более 5 ARTCP потоков можно пренебречь зависимостью U от ПС. В этом случае при росте ПС значение U стабилизируется на величине тем более близкой к единице, чем больше число потоков. Кроме того, U не зависит от RTT соединения.

Коэффициент равноправия разделения ПС не зависит от RTT или числа потоков. Зависимость его от ПС сети очень слаба в изученных пределах (64-2048 Кб/с) и ей можно пренебречь.

Средняя длина очереди Q зависит лишь от числа потоков. С ростом количества одновременных соединений Q медленно растет.

Поскольку для числа потоков, превосходящего 5, коэффициенты U и F практически не зависят от ПС канала, то дальнейшее исследование ARTCP будем приводить при одном или нескольких фиксированных значениях ПС.

4.4. Сценарий 3: ARTCP и TCP в условиях ошибок передачи

4.4.1. Задача

Превосходство ARTCP над TCP должно наиболее ярко проявляться при работе по каналам, с ненулевой вероятностью битовых ошибок, поскольку в отличие от TCP, алгоритм протокола ARTCP нечувствителен к потерям сегментов.

Задачей экспериментов в этом сценарии является сравнение коэффициента использования ПС протоколами ARTCP и TCP при разных значениях BER. Поскольку для более 5 потоков ARTCP область изменения коэффициента U мала, то будем проводить исследования при нескольких фиксированных значениях ПС канала.

4.4.2. Топология

Для экспериментов по данному сценарию используется топологическая схема с 10 парами источник-получатель (рис. 39). Протокол TCP моделируется на такой же топологии в ПО NS. Время задержки передачи на канале с наименьшей ПС составляет 0.1 с в каждом направлении. Значения ПС канала фиксированы и составляют 256, 512 и 1024 Кб/с.

4.4.3. Эксперимент

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	256, 512, 1024 Кб/с
Задержка каналов WAN	От 0.1 с
Длительность эксперимента	500 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Число потоков	10
Число экспериментов	По 50 для каждого значения BER
BER	[ 0 , 6 ?10?5 ]

Определим значения суммарной скорости 10 ARTCP и 10 TCP потоков, разделяющих общий канал (отдельно, для каждого протокола) с ПС 256 Кб/с и значениями BER из промежутка [0 , 6 ?10?5 ]. По каждому значению BER проводим по 50 экспериментов длительностью 500 с.

В приведенных ниже результатах используются суммарная достигнутая всеми соединениями скорость потока. На графике зависимости скорости потоков от времени (рис. 43) ясно видно, что, начиная со значения 1?10?5 , скорость TCP резко снижается, а скорость ARTCP потока остается близкой к максимальной скорости.

Рис. 43. Зависимость коэффициента использования ПС от вероятности битовых ошибок канала. ПС канала равна 256 Кб/с.

Рис. 44. Зависимость коэффициента использования ПС от вероятности битовых ошибок канала.

Максимальная ПС в данном случае вычисляется как ПС ? (1 ? BER) S . Для обобщения результатов построим график зависимости U от BER. Такой график представлен на рис. 44. Проведем аналогичную серию экспериментов для ПС канала, равной 512 и 1024 Кб/с. Как и следовало ожидать, экспериментальные значения зависимости U от ПС для других значений ПС канала практически неотличимы от уже полученной зависимости при ПС=256 Кб/с. Это происходит потому, что, как показано ранее, коэффициент U для большого числа ARTCP потоков почти не зависит от ПС канала.

4.4.4. Выводы

Как видно на рис. 44, эффективность использования ПС канала протоколом ARTCP не зависит от вероятности битовых ошибок на канале. На канале с вероятностью битовых ошибок превышающей 1?10?5 протокол ARTCP существенно превосходит TCP по эффективности использования ПС.

4.5. Сценарий 4: ARTCP и TCP - коэффициент использования

4.5.1. Задача

Создавая искусственную перегрузку в сети, TCP приводит к потерям сегментов, ретрансляция которых снижает эффективность TCP по сравнению с ARTCP. Вследствие этого, коэффициент использования ПС канала для TCP должен снижаться с увеличением числа потоков. Необходимо провести эксперимент для получения зависимости коэффициента U для протокола TCP в зависимости от ПС для разного числа потоков.

4.5.2. Топология

Для моделирования 1-9 потоков ARTCP будем проводить эксперимент на топологических схемах использованных в эксперименте 1 сценария 2.

4.5.3. Эксперимент

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	От 64 Кб/с до 2.048 Мб/с, шаг 32 Кб/с
Задержка каналов WAN	0.1 с
Длительность эксперимента	500 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Число потоков TCP	От 1 до 9
Число экспериментов	50 по каждому

Проведем серию измерений, аналогично, сценарию 2, теперь для протокола TCP. Значения коэффициента U для TCP проявляют выраженную тенденцию к снижению при росте числа потоков (рис. 45).

Рис. 45. Зависимость коэффициента использования ПС от ПС сети для 1, 3, 5, 9 одновременных потоков TCP

Для изолированного TCP соединения значение коэффициента U всегда близко к единице. Это является следствием возникновения так называемой синхронизации по подтверждениям, которая в случае наличия одного соединения поддерживает его скорость равной скорости канала без возникновения потерь сегментов. Однако при увеличении числа потоков возникают потери сегментов (уже в случае двух потоков), которые приводят к снижению эффективности протокола. Так для 10 потоков коэффициент U составляет примерно 0.935. Сравнение рис. 45 и рис. 40 показывает явное превосходство ARTCP перед TCP при росте числа потоков.

4.5.4. Выводы

Таким образом, даже в случае традиционных проводных сетей эффективность протокола ARTCP выше по сравнению с TCP уже при числе потоков равном 5 и более.

Для небольшого числа активных соединений эффективность использования ПС канала для TCP несколько выше. Это происходит за счет того, что TCP полностью заполняет очередь на выходном интерфейсе маршрутизатора так, что обслуживающее устройство никогда не простаивает. При таких же условиях ARTCP стремясь обеспечить минимальное заполнение очереди не всегда успевает передать очередной пакет. С ростом количества соединений растет и средняя длина очереди в маршрутизаторе для ARTCP, а коэффициент использования ПС канала приближается к единице. В случае протокола TCP рост числа соединений приводит к увеличению вероятности потери сегмента за счет переполнения очереди (при использовании дисциплины управления очередью DropTail20) или увеличения вероятности отбрасывания данных (при использовании дисциплины RED) [79]. Ретрансляции отброшенных сегментов приводят к уменьшению эффективности использования ресурсов сети. В экспериментальной топологии данный эффект минимален, поскольку потерянные пакеты проходят лишь высокоскоростной канал, соединяющий отправителя с первым маршрутизатором. Однако, как продемонстрировано в работе [78], для более сложной сети, в состав которой входят несколько перегруженных каналов эффект ретрансляции пакетов существенно снижает эффективность использования ресурсов.

4.6. Сценарий 5: ARTCP и TCP - коэффициент равноправия

4.6.1. Задача

Рассмотрим поведение коэффициента равноправия разделения ПС для протоколов TCP и ARTCP в зависимости от числа соединений. Поведение коэффициента F для ARTCP было исследовано в экспериментах по сценарию 2. Было показано, что коэффициент F в случае ARTCP фактически не зависит от числа потоков и ПС канала. Необходимо определить поведение коэффициента F для протокола TCP. Как было показано в [80], коэффициент равноправия разделения ПС для TCP не зависит от скорости канала. Поставим эксперимент для определения значения F при разном числе потоков TCP и фиксированном значении ПС.

4.6.2. Топология

Для проведения эксперимента используется топологическая схема идентичная схеме эксперимента 2, однако, значение ПС канала фиксировано и равно 256 Кб/с.

4.6.3. Эксперимент

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	256 Кб/с
Задержка каналов WAN	0.1 с
Длительность эксперимента	100 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Число потоков TCP	От 1 до 9
Число экспериментов	100 по каждому значению числа потоков

Для каждого из значений числа потоков от 1 до 9 проводим по 100 модельных экспериментов длительностью 100 с. По каждой из 9 серий определяем среднее значение коэффициента F (рис. 46) для каждого значения числа одновременных потоков.

Рис. 46. Зависимость коэффициента равноправия разделения ПС от числа потоков. ARTCP и TCP. Время измерения 100 с.

Главным отличием здесь является то, что для ARTCP коэффициент равноправия разделения ПС растет при росте числа соединений, в то время как для TCP увеличение количества соединений приводит к снижению равноправия разделения ПС.

4.6.4. Выводы

Соединения протокола ARTCP более равноправны между собой, чем TCP, причем с ростом числа соединений для протокола TCP значение F снижается, а для ARTCP постоянно и близко к 1.

4.7. Сценарий 6: ARTCP и TCP средняя длина очереди

4.7.1. Задача

За счет использования более консервативного механизма определения максимальной доступной ПС, протокол ARTCP во всех случаях должен обеспечивать существенно меньшую, чем TCP среднюю длину очереди в маршрутизаторах. Проверим эти утверждения на экспериментальных данных. Эксперимент будем проводить с фиксированным значением ПС при различном числе потоков. Зависимость средней длины очереди от числа ARTCP потоков была получена в сценарии 2, поэтому здесь необходимо установить эту зависимость для TCP.

4.7.2. Топология

Для проведения эксперимента используется топологическая схема идентичная схеме эксперимента 2, однако, значение ПС канала фиксировано и равно 256 Кб/с.

4.7.3. Эксперимент

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	256 Кб/с
Задержка каналов WAN	0.1 с
Длительность эксперимента	500 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Число потоков TCP	От 1 до 9
Число экспериментов	100 по каждому значению числа потоков

Для каждого числа потоков от 1 до 9 проводим 100 экспериментов длительностью 500 с. По данным 9 серий определим средние значения длины очереди.

Протокол TCP определяет доступную пропускную способность сети, полностью насыщая ее трафиком, и вызывая переполнение очередей в сетевых устройствах. Вследствие этого средняя длина очереди при моделировании TCP потоков всегда является максимальной (начиная с 5-ти активных соединений). Следствием этого являются постоянно происходящие потери пакетов, что проиллюстрировано на рис. 49 в отличие от ARTCP, заполнение очередей для которого минимально и отсутствуют связанные с переполнением буфера потери пакетов (рис. 48).

Рис. 48. Последовательность передачи для 10-ти ARTCP потоков при пропускной способности канала 256 Кб/с.



Рис. 49. Последовательность передачи для 10-ти TCP потоков при пропускной способности канала 256 Кб/с).

4.7.4. Выводы

В отличие от протокола TCP, который максимально заполняет очередь маршрутизатора, стремясь определить ПС сети, ARTCP не допускает переполнения очередей, поддерживая минимальной среднюю длину очереди. Благодаря этому при работе ARTCP потери сегментов не происходят, а значение времени RTT близко к минимуму. Сокращение средней длины очереди также является важным преимуществом протокола ARTCP.

4.8. Сценарий 7: 1 ARTCP и 1 CBR

4.8.1. Задача

Рассмотрим взаимодействие одного ARTCP потока с одним CBR потоком. Протокол ARTCP должен эффективно использовать оставшуюся от потока CBR пропускную способность сети. Работа соединения происходит в двух фазах: фаза, когда существует только один ARTCP поток на канале и фаза, когда включен CBR. Причем, после включения CBR потока, ARTCP, занимавший ранее всю ПС, должен снизить скорость своего потока. В этом сценарии CBR поток включается позже, чем ARTCP, поскольку нас интересует именно адаптация ARTCP к ПС канала, после ее скачкообразного понижения на величину скорости CBR ( R ). Проверим, существует ли зависимость между коэффициентом U и значением (ПС- R ), при фиксированном значении ПС канала 256 Кб/с.

4.8.2. Топология

Для проведения эксперимента в данном сценарии используется топологическая схема с двумя источниками и двумя получателями, приведенная на рис. 50.

Рис. 50. Элементы топологии 2.

4.8.3. Эксперимент

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	256 Кб/с
Задержка каналов WAN	0.1 с
Длительность эксперимента	500 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Число потоков ARTCP	1
Число потоков CBR	1
Скорость потока CBR	От 48 Кб/с до 208 Кб/с с шагом 16 Кб/с
Число экспериментов	100 по каждому значению R CBR
Момент запуска потока CBR	Выбирается из интервала 90-110 с по случайному закону с равномерным распределением
Момент остановки CBR	Выбирается из интервала 390-410 с по случайному закону с равномерным распределением

Проводим по 100 измерений U для каждого значения CBR от 48 до 208 Кб/с с шагом 16 Кб/с. Полученные средние значения U по 100 измерений для каждого из значений разности ПС- фактически не зависят от (ПС- ). Полученное значение U составляет RCBR 0.9726 ? 0.003 (рис. 51).



Рис. 51. Значения коэффициента использования ПС протоколом ARTCP при различных значениях скорости протокола CBR. ПС канала составляет 256 Кб/с.

Поведение соединений в типичном эксперименте этого сценария проиллюстрировано на рис. 52, 53, 54, 55.



Рис. 52. Зависимость скорости потока от времени.

Рис. 53. Зависимость последовательности передачи данных от времени.

Рис. 54. Зависимость мгновенной длины очереди от времени.

Рис. 55. Зависимость измеряемого RTT от времени.

4.8.4. Выводы

По результатам эксперимента в этом сценарии можно сделать вывод о том, что протокол ARTCP качественно адаптируется к ПС канала не занятой потоком CBR. В данных условиях не происходит потерь ни ARTCP сегментов, ни сегментов CBR. Для фиксированных значений ПС канала скорость ARTCP в присутствии CBR практически не зависит от ПС- R .

4.9. Сценарий 8: 2 ARTCP и 1 CBR

4.9.1. Задача

Далее детально изучим взаимодействие двух ARTCP потоков разделяющих общий канал в присутствии CBR потока и без него. В работе системы выделяются периоды, когда в ней присутствует только один ARTCP поток, два ARTCP потока и два ARTCP потока совместно с CBR. После включения второго ARTCP потока, уже существующий должен уменьшить свою скорость до значения равного половине ПС канала. После включения CBR потока, оба ARTCP потока должны уменьшить свою скорость так, чтобы на долю каждого приходилась половина от разности ПС- R . Задачей моделирования по сценарию 4 является проверка качества адаптации ARTCP к доступной доле пропускной способности канала.

Необходимо рассмотреть взаимодействие двух ARTCP потоков до и после включения CBR.

4.9.2. Топология

Для исследования аспектов взаимодействия потоков протокола ARTCP в условиях наличия потока протокола CBR используется топология, изображенная на рис. 56. Стрелкой указано направление передачи данных. Узлы, отмеченные знаком S являются источниками, узлы R - приемниками потоков.

Рис. 56. Элементы топологии 3.

4.9.3. Эксперимент

Параметры:

Параметр	Значение
ПС каналов LAN	10 Мб/с
Задержка каналов LAN	0.01 с
ПС каналов WAN	256 Кб/с
Задержка каналов WAN	0.1 с
Длительность эксперимента	500 с
Макс. размер очереди маршрутизатора	32 Кбайт
Скорость потока CBR	От 48 Кб/с до 208 Кб/с с шагом 16 Кб/с
Число экспериментов	100
Число потоков ARTCP	2
Число потоков CBR	1
Скорость потока CBR	Выбирается из интервала 50-200 Кб/с по случайному закону с равномерным распределением
Число экспериментов	100 по каждому значению R CBR
Момент запуска потока CBR	Выбирается из интервала 90-110 с по случайному закону с равномерным распределением
Момент остановки CBR	Выбирается из интервала 390-410 с по случайному закону с равномерным распределением
Момент запуска второго ARTCP потока	Выбирается из интервала 190-210 с по случайному закону с равномерным распределением

Поскольку, как выяснилось в предыдущем сценарии, коэффициент U не зависит от ПС- R , то значения скорости CBR выбираем по случайному закону с равномерным распределением из промежутка 50-200 Кб/с. Выбираем 100 значений и для каждого проводим эксперимент длительностью 500 с. По случайному закону с равномерным распределением выбираем и значения моментов запуска второго ARTCP потока и CBR потока из промежутков 90-110 и 190-210 с соответственно в каждом эксперименте.

Полученные результаты таковы: для двух ARTCP потоков в присутствии CBR потока U ? 0.981? 0.012 ; для двух ARTCP потоков в отсутствие CBR потока U ? 0.971? 0.023; число потерянных сегментов во всех случаях равно нулю; для двух ARTCP потоков в присутствии CBR потока F ? 0.989 ? 0.011 ; для двух ARTCP потоков в отсутствие CBR потока F ? 0.97 ? 0.028 .

График зависимости скорости соединений от времени приведены на рис. 57 и график зависимости порядкового номера передаваемых сегментов от времени - на рис. 58. Для визуализации выбран типичный эксперимент данного сценария.

Рис. 57. Зависимость скорости ARTCP потоков 1 и 2 от времени.



Рис. 58. Зависимость последовательности передачи данных от времени.

4.9.4. Выводы

Таким образом, два ARTCP потока хорошо адаптируются к доступной ПС канала как на фоне CBR потока, так и без него.

4.10. Сценарий 9: свойство самоподобия трафика ARTCP

4.10.1. Задача

Основным методом анализа коммуникационных сетей является теория систем массового обслуживания. Однако большинство результатов этой теории получено в предположении о конечности дисперсий как интервалов между поступлениями сегментов, так и длительностей их обслуживания. Экспериментальное изучение трафика в TCP/IP сетях (В. Леланд и др.) показало, что такое предположение о конечности дисперсии неверно. В классических работах В. Виллингера и М. Таггу показано, что трафик в сетях архитектуры TCP/IP обладают свойством самоподобия.

На настоящий момент теория массового обслуживания для самоподобных потоков только начинает развиваться, и в ней отсутствуют изученные теоретические модели для систем, моделирующих сетевой трафик. Поэтому модельный эксперимент является основным способом изучения TCP/IP трафика.

Для определения того, обладает ли трафик свойством самоподобия, обычно вычисляется коэффициент Хёрста. Целью данного сценария является выявление свойства самоподобия ARTCP трафика.

4.10.2. Топология

Топологическая схема эксперимента представлена на рис. 39. Согласно схеме через территориальную сеть проходит трафик между двумя ЛВС - по 10 узлов в каждой. Данные снимаются с маршрутизатора R1. ПС каналов WAN составляет 512 Кб/с.

4.10.3. Эксперимент

Для вычисления коэффициента Хёрста ARTCP трафика, был проведен модельный эксперимент, результатом которого явилась серия из 147036 измерений, суммирующих события прихода сегментов с данными на маршрутизатор R1 от 10-и активных источников за периоды 0.1 с. Время моделирования составило 19174 с, а общее число событий поступления сегментов с данными в маршрутизатор R1: 1208031.

График фрагмента (9000-12000 с) исходной серии измерений приведен на рис. 59, а на рис. 60 изображен результат сглаживания фрагмента последовательным применением wavelet symlet8 декомпозиции уровня 10, отбрасывания коэффициентов разложения превышающих 150 и восстановления сигнала. Для wavelet анализ применялась программа Matlab.

Рис. 59. Фрагмент полученной серии измерений.

Рис. 60. Фрагмент серии измерений после сглаживания с применением sym8 wavelet. Искажением на краях можно пренебречь.

Полученная исходная серия подверглась статистической обработке с применением методов R/S статистики (рис. 61) и aggregated variance (рис. 62). По результатам применения обоих методов был вычислен коэффициент Хёрста: по методу R/S он равен 0.63, по методу aggregated variance: 0.65.

Для этого мною были разработаны программы на языке С, выполняющие вычисления по методам R/S и AVM достаточно быстро. Линейная аппроксимация по методу наименьших квадратов производилась с помощью программы статистического анализа PSPP21.

Рис. 61. результат применения метода Rescaled adjusted range (R/S).

Рис. 62. Результат применения метода aggregated variance.

4.10.4. Выводы

Таким образом, трафик ARTCP, как и другой сетевой трафик по Вилингеру и Таггу [97, 95], обладает свойством самоподобия. Использование метода имитационного моделирования протокола ARTCP является в настоящий момент единственно возможным средством его исследования.

Наличие свойства самоподобия у трафика, полученного на имитационной модели, так же как и у трафика реальных сетей, указывает на то, что разработанная модель хорошо воспроизводит процессы, происходящие в реальных сетях.

Основные выводы

1. В настоящей работе дано описание нового транспортного протокола ARTCP, отличающегося от стандартного протокола TCP в нескольких основных аспектах. ARTCP в качестве сигнала о перегрузке в сети использует не потерю сегмента, а темпоральные характеристики потока. Сегменты ARTCP отправляются в сеть не в виде всплеска, а разделенные заданными временными интервалами. Измерение значения межсегментных интервалов у получателя позволяет оценить значение доступной ПС. ARTCP определяет доступную ПС соединения, не доводя сеть до состояния перегрузки, поэтому средняя длина очередей существенно снижается, и устраняются связанные с этим потери сегментов. Благодаря механизму диспетчеризации сегментов их отправка в сеть происходит без всплесков, более равномерно. Поэтому, во-первых, снижается потребность в буферном пространстве маршрутизаторов, а во-вторых, уменьшается разброс времени задержки сегментов в сети. В работе приведено подробное описание алгоритма протокола ARTCP и создана его модельная реализация в виде класса на языке C++.

2. Для исследования свойств протокола ARTCP создана универсальная имитационная программная модель, позволяющая изучать процессы, происходящие в сети с точки зрения транспортного протокола. Эта модель, построенная с помощью объектно- ориентированных методов на языке С++, дает возможность конструировать топологические схемы большой сложности и задавать любые условия их функционирования. Имитационная модель состоит из набора топологических элементов сети и объектов протоколов. В модели полностью осуществлена реализация протокола ARTCP и сервиса сети с коммутацией пакетов.

3. Результаты модельного эксперимента, проведенного на имитационной модели, показывают существенное превосходство адаптивного алгоритма управления скоростью потока протокола ARTCP по сравнению с TCP. Особенно хорошо ARTCP должен функционировать в беспроводных сетях. Обнаруженное у трафика моделируемой сети, в которой функционирует протокол ARTCP свойство самоподобия, во-первых, свидетельствует о том, что модель хорошо воспроизводит свойства реальных сетей, а во- вторых, служит основанием использования именно метода модельного эксперимента для исследования нового протокола.

Список литературы

1. Tanenbaum A.S. Computer Networks. Third edition, Prentice-Hall, New Jersey, 1996.

2. Jacobson V. Congestion Avoidance and Control. // ACM SIGCOMM'88. 1988.

3. Holzmann G. Design and Validation of Computer Protocols. Prentice Hall, New Jersey, 1991.

4. Postel J. Transmission Control Protocol. // RFC793 (STD7). 1981.

5. Braden R. T. Requirements for Internet Hosts - Communication Layers. // RFC1122. 1989.

6. Jacobson V., Braden R., Borman D. TCP Extensions for High Performance. // RFC1323. 1992.

7. Karn P., Partridge C. Estimating Round-trip Times in Reliable Transport Protocols. // ACM SIGCOMM'87. 1987.

8. Nagle J. Congestion Control in IP/TCP Networks. // ARPANET Working Group Requests for Comment (RFC-896), DDN Network Information Center, SRI International, Menlo Park, CA. 1984.

9. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных. Пер. с англ. М., Мир. 1989.