Математические модели процедур управления потоком высоконагруженных транспортных соединений

• Автор: Кокшенёв, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Управление потоком:
аналитический обзор и выбор направлений работ
1.1. Архитектура сетей передачи данных
1.2. Транспортный уровень и протокол ТСР
1.3. Управление потоком и управление перегрузкой
1.4. Дополнительные функциональные возможности транспортных протоколов
1.5. Анализ моделей процедур управления потоком и перегрузкой .
1.6. Выводы о направлении исследований
2. Модели процедур управления потоком
в замкнутом тракте передачи данных
2.1. Модели процедур управления потоком в замкнутом однозвен-ном тракте
2.2. Сравнительный анализ селективной и групповой процедур отказа в однозвенном тракте
2.3. Модель селективной процедуры управления потоком в замкнутом многозвенном тракте
2.4. Модель групповой процедуры управления потоком в замкнутом многозвенном тракте
2.5. Сравнительный анализ селективной и групповой процедур отказа в многозвенном тракте
2.6. Выводы
3. Модели процедур управления потоком
в нагруженном тракте передачи данных
3.1. Модель селективной процедуры отказа в нагруженном тракте передачи
3.2. Анализ селективной процедуры отказа в нагруженном тракте .
3.3. Исследование доступной полосы пропускания селективной процедуры отказа в нагруженном тракте передачи
3.4. Выводы
4. Математическое моделирование
процедур управления перегрузкой
4.1. Математическое моделирование режимов медленного старта и
обхода перегрузки

4.2. Математическое моделирование обнаружения потерь по таймауту и подтверждениям-дублям
4.3. Математическое моделирование режима быстрого восстановления, алгоритма Карна и селективных подтверждений
4.4. Измерения пропускной способности процедуры TCP Reno
4.5. Сравнительный анализ результатов представленных моделей
4.6. Выводы
Заключение
Литература
Приложение. Акты внедрения и использования результатов работы

Введение
Интернет-ресурсы, сетевые службы и приложения, занимают важную роль в современной индустрии хранения и обработки информации. Важным показателем качества сетевого взаимодействия и используемого ПО и оборудования является пропускная способность транспортных соединений. Несмотря на то, что на транспортном уровне существует целое семейство протоколов, основными являются TCP и UDP. При этом, согласно последним исследованиям, TCP обслуживает 70-80% трафика сети Интернет. Следовательно, производительность большинства сетевых приложений зависит от производительности протокола транспортного уровня TCP.
Изучение и математическое моделирование процедур управления потоком и перегрузкой на транспортном уровне позволяют оценить основные операционные показатели транспортного соединения, проанализировать зависимость пропускной способности от характеристик тракта передачи данных и протокольных параметров, произвести оптимизацию настроек сетевых протоколов, качественно сравнить различные реализации протоколов транспортного уровня и выбрать наиболее подходящие для конкретной задачи, обосновать выбор сетевого оборудования и каналов передачи данных в сетевых проектах.
Для описания процессов информационного обмена в сетях передачи данных используются методы теории вероятности, теории массового обслуживания и цепей Маркова. Значительный вклад в развитие науки в данной области внесли как отечественный, так и зарубежные ученые: Л.Б. Богуславский, Г.П. Башарин, К.Е. Самуйлов, В.М. Вишневский, С.П. Сущенко, C. Casctti, М. Meo, A. Wierman, Т. Osogami, Y. Olsen, N. Ewald, A. Kemp, J. Padhey, V. Firoiu, D. Towsley, J. Kurosc и многие другие.
Процедуры управления потоком осуществляют регулирование количества данных, передаваемых отправителем, и, как следствия, определяют скорость информационного обмена между взаимодействующими абонентами. Моделирование асинхронных процедур управления потоком обычно осуществляется цепями Маркова с непрерывным или дискретным временем (Л.Б. Богуславский, С.П. Сущенко). Однако существующие модели либо не учитывают влияния длительности тайм-аута ожидания подтверждения, длины тракта передачи данных, а также внешней нагрузки от абонентов, соперничающих за полосу пропускания, либо предлагают лишь численное решение.

редачи данных. В пользу цепей Маркова с дискретным временем также говорит и дискретная природа телекоммуникационных процессов.
5. Предлагаемые работы по моделированию алгоритмов управления перегрузкой зачастую никак не проверяют полученные результаты или сравнивают их лишь с результатами имитационного моделирования, полученными на симуляторах семейства NS (Network Simulator). В то время как интересным выглядит сравнение с результатами реальных реализаций стеков TCP/IP, а также с теми моделями, которые предлагают аналитическую формулу для оценки операционных характеристик.