有关多路径TCP的一点总结

有关MPTCP的一点点总结姓名：刘红岗导师：葛老师MPTCP的定义所谓MPTCP，即MULTIPATHTCP（多路径TCP），是指与传统单路径TCP相比，在传输数据时使用多条链接路径去传输数据，以此来提高最大化资源利用率和增加冗余度。MPTCP是IETF（因特网工程项目组）正在标准化的一个工作。它作为传统TCP的一个扩展，是由IETF在2013年1月发布的一个规范。具体可以参考RFC6824.MPTCP的优势•1.明显提高了吞吐量。与传统TCP相比，由于MPTCP可以在两个端点之间同步的发送数据，因此明显提高了吞吐量。•2.明显提高了网络垂直切换的速度。对于移动用户来说，由于用户可能移入或移出WI-FI以及移动网络，而MPTCP保持多种连接，因此可以再多个网络中快速垂直切换。•3.在数据中心环境下，MPTCP也带来了效益。与传统ETHERNET相比，它可以通过多个接口来平衡一个单TCP.•4.MPTCP是一个传输层协议。与SCTP(流控制传输协议)相比，SCTP需要应用程序支持，并且在一些实事事件中，可能会被中间件阻塞。相反，MPTCP是一个传输层协议，不需要应用层修改。而且使用的传统TCP数据包，现在大量的中间件都可以友好的支持。•5.失败连接时，更快速的反应。MPTCP存在的问题•1.MPTCP比传统TCP耗能。这对移动用户来说至关重要。•2.ISPS(互联网服务提供商)还没有对终端用户提供多播服务。•3.协议部署上海存在许多挑战。•4.MPTCP是一种贪婪式传播，这种贪婪方式对用户来说，可能会带来更大的消费。•5.MPTCP因为没有考虑网络延迟与网络拥塞，可能不能充分利用带宽，并且不能保证按序到达，可能导致需要提高接收缓冲区。•6.MPTCP的拥塞控制，仍需改进。•7.多播仍不能保证负载平衡。MPTCP中的关键词•1.路径：发送者与接受者之间的一个连接序列•2.子流：一个独自的TCP连接，这些连接构成一个MPTCP连接，子流的开始与终止与一个常规的TCP连接相同。•3.MPTCP:一个或者多个子流集合，通过它，两个主机可以通讯。•4.令牌：一个主机中的一个路径中的一个独一无二的局部标示符。实际上，就是一个连接ID。MPTCP协议栈结构图1MPTCP协议栈问题1的一个解决方案图2使用LTE与WIFI的MPTCP通讯MPTCP虽然与传统TCP相比有许多优势，然而却比较耗能。基于此，论文ANENERGY-AWAREMULTIPATH-TCP-BASEDCONTENTDELIVERYSCHEMEINHETEROGENEOUSWIRELESSNETWORKS提出了一种EMTCP算法，这种算法是在MPTCP上层的，因此无需修改基本MPTCP。实验通过LTE和WIFI来研究的。实验结果，与单纯使用MPTCP，减少了14%的能耗，与传统TCP相比，增加了66%的吞吐量。问题1的一个解决方案图3移动手机中的EMTCP的体系结构1.子流状态检测器(SISD)：不断检测WIFI与LTE的状态，状态有两种，接收状态与空闲状态。2.卸载控制器：准备从LTE卸载到WIFI的流量。卸载量是根据LTE子流的拥塞窗口值和SISD的状态决定的问题1的一个解决方案•算法描述1.在LTE子流中检测TBX2.如果检测到，且STWIFI为空闲，则判断SWIFIW是否大于0，是的话就从LTE子流中卸载一部分数据到WIFI中3.如果STWIFI不是空闲，则判断SLTEW是否大于0，是的话，通过LTE发送数据4.否则，执行拥塞算法参数含义：1.SB-传输端缓冲区中没被发出的数据2.SWIFIW：WIFI的拥塞窗口大小3.SLTEW：LTE拥塞窗口大小4.S-从TCP接收缓冲区获得的数据大小5.STWIFI-当前WIFI状态6.TBX-当LTE接口打算接收数据时的固定时间戳问题1的一个解决方案伪代码：S=0;WHILETRUEIFTRXISDETECTEDINLTESUB-FLOWIFSTWIFI==IDLEIFSWIFIW0S=MIN(SB,SWIFIW);OFFLOADSAMOUNTOFDATATOWIFISUB-FLOW;ELSEIFSLTEW0S=MIN(SB,SLTEW);SENDSAMOUNTOFDATAVIALTESUB-FLOW;ELSEPERFORMCONGESTIONCONTROL;问题1的一个解决方案•实验结果图图4通过改变卸载的流量去改变能源效率图54个实验的能源消耗率比较问题1的一个解决方案图6MPTCP与EMTCPU能源效率比较图7四中实验的平均吞吐量问题5的一个解决方案图8基本的MPTCP通讯机制基本的MPTCP是简单的把数据分成多个快，然后随机的选择路径进行数据传输。然而这种机制不能充分的利用带宽，原因是：1.传输数据时没有考虑网络拥塞。例如，如果PATH1存在拥塞，则就算2，4已经到达，接受者依然需要等待1,3,5的到来，这一定程度上降低了网络的吞吐量，如果PATH2足够通常，这反而降低了吞吐量；2.而且不能保证数据的按序到达，排序问题也成为了接收缓冲区的一个瓶颈问题3.假如发送者数据足够大，导致接收BUFFER满，然而前面的数据块还是没有到达，这就要不得不扩大接收缓冲区问题5的一个解决方案图9ATLB数据分发基于以上分析，《IMPROVEDDATADISTRIBUTIONFORMULTIPATHTCPCOMMUNICATION》提出了一种ATLB方案：方案的核心思想是这样的，在每个数据块分发之前，通过评估队列延迟与网络路径延迟，来选择数据分发的路径。由于每次都选择最好的路径分发数据，因此可以保证数据到达时基本有序。计算公式如下：SCORE是路径I的评估分数，Q是发送者的传送缓冲区的数据长度，SRTT是平滑后的RTT，G是平滑后的吞吐量。α(0α1)是一个常量，TPUTj是TCP的吞吐量，它是每β毫秒不断测量的。在ATLB中α与β的决定是由最近的每个路径的吞吐量决定的。从长期来看，如果吞吐量是稳定的，应该选择一个大一点的α，要不然应该小一点。β应该为两倍的RTT,以防快重传的发生。问题5的一个解决方案图4.模拟实验的拓扑结构环境设置：GW1与GW2是代理服务器，并且可以使用提出的ATLB方法通讯，并且使用最短队列长度通讯(MINQUE)。问题5的一个解决方案图10显示出ATLB可以充分利用带宽图11显示出ATLB可以降低丢包率我的一点点想法•1、5解决方案是独立考虑的，应该去一个平衡。比如在考察了每个路径的SCORE之后，还应该比较几个SCORE的差值，在差值比较小的情况下应该优先选择WIFI，之后才能选择LTE等。并且选择每个路径时还应该考虑花费问题，这可以通过一个权值来做评估的标准。