Специальное математическое и программное обеспечение процессов управления интенсивностью передачи данных

• Автор: Платов, Виктор Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Содержание

Перечень сокращений.

Введение

Глава 1. Управление потоком данных в компьютерных сетях с самоподобным трафиком

1.1 Постановка задачи разработки специального математического и программного обеспечения процессов управления потоком

данных в условиях самоподобного трафика

1.2 Алгоритм управления интенсивностью потока данных .

1.3 Понятие фрактальности.

1.4 Самоподобный фрактальный трафик компьютерных сетей с

коммутацией пакетов

1.4.1 Проблема самоподобного трафика.

1.4.2 Определение самоподобного процесса.
1.5 Основные свойства самоподобных процессов
1.5.1 Долгосрочная и краткосрочная зависимости, продолжительная память
1.5.2 Понятие коэффициента Херста
1.5.3 Распределения с тяжелыми хвостами
1.6 Выводы по главе 1.
Глава 2. Математическая модель параметризованного процесса управления потоком
2.1 Описание модели.
2.2 Переходы между фазами алгоритма управления потоком.
2.3 Вероятности потери пакетов
2.4 Пропускная способность
2.5 Анализ выбора параметров X, Д 8
2.6 Другие характеристики производительности
2.7 Выводы по главе 2.
Глава 3. Алгоритмизация управления потоком данных с использованием самоподобия сетевого трафика. м
3.1 Предпосылки к прогнозированию самоподобного трафика
3.2 Использование долгосрочной зависимости в алгоритме
управления потоком данных
3.3 Прогнозирование доступной полосы пропускания
3.3.1 Предсказатель ЛМСКО
3.3.2 Элементарный предсказатель.
3.4 Управление перегрузкой с использованием результатов
прогнозирования
3.5 Влияние ошибок прогнозирования на справедливость
распределения полосы пропускания.
3.6 Выводы по главе 3.
Глава 4. Оценка функционирования программной реализации алгоритма управления потоком МТСР.
4.1 Реализация алгоритма МТСР.
4.1.1 Реализация МТСР в среде 2.
Реализация МТСР в ядре операционной системы
5.0
4.2 Результаты имитационного моделирования МТСР в среде 2
4.2.1 Топология с одним буфером узкого места. I
4 2 2 Равнение хаРактеРистик ЛМСКО и элементарного
предсказателей.
4.2.3 Топология с несколькими буферами узкого места
4.3 Анализ функционирования алгоритма МТСР при передаче
данных в сети Интернет
4.4 Выводы по главе 4
Заключение.
Список литературы


TCP на степень самоподобия трафика; в [9, , ] - алгоритм «сглаживания» интенсивности отправки сегментов данных; в [, ] - математическая модель процесса управления потоком TCP Reno, учитывающая фазы медленного старта и экспоненциального отката; в [9, ] - алгоритм управления очередями активных сетевых устройств с выборочным отбрасыванием пакетов; в [] - подготовка и проведение эксперимента по сбору трафика беспроводной сети, его анализ. Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего в себя 1 наименование и одного приложения. Основная часть работы изложена на 1 странице, содержит 1 таблицу и рисунков. В первой главе выполнен анализ наиболее распространенного в настоящее время алгоритма управления интенсивностью потока данных протокола TCP Reno. Дано определение самоподобного процесса и сформулированы его основные свойства. Подробно рассмотрены и связаны между собой такие понятия как самоподобие и фрактальность, медленно и быстро убывающие зависимости, продолжительная память, коэффициент Хэрста и распределения с “тяжелыми хвостами”, персистентность и антиперсистентность, до сих пор во многих работах изучаемые отдельно. Данное рассмотрение позволяет с более широких позиций подойти к проблеме управления интенсивностью передачи данных при наличии эффекта самоподобия трафика. Проведен анализ влияния самоподобных свойств трафика на функционирование компьютерных сетей и алгоритмов управления потоком данных. Обоснована актуальность задачи разработки математического и программного обеспечения процессов управления интенсивностью передачи данных для компьютерных сетей в самоподобным трафиком. Вторая глава посвящена математическому моделированию параметризованного процесса управления потоком данных протокола TCP Reno. Верификация предложенной модели осуществляется путем сравнения полученных результатов с уже существующими моделями исходного процесса TCP Reno. Приводится доказательство того, что в фазе экспоненциального отката процесс управления потоком протокола TCP Reno начинает генерировать самоподобный трафик, причем степень самоподобия зависит от вероятности потери пакета. Исследуется изменение поведения алгоритма управления потоком TCP Reno при изменениях констант «,/? Формулируется вывод о невозможности получения существенного выигрыша в характеристиках путем простого подбора параметров а,ру6. В третьей главе рассматриваются свойства самоподобного трафика компьютерных сетей с коммутацией пакетов, которые обуславливают его прогно-зируемость. На основании утверждения о прогнозируемости самоподобного трафика разрабатывается принципиально новый алгоритм управления интенсивностью передачи данных, использующий прогнозирование доступной полосы пропускания для вычисления интенсивности потока отсылаемых данных. Формулируются основные принципы функционирования нового алгоритма управления интенсивностью потока данных с прогнозированием доступной полосы пропускания. Осуществляется выбор предсказателя, используемого в данном алгоритме управления потоком данных. Оценивается его точность и вычислительная сложность, производится сравнение с аналогами. В четвертой главе рассматриваются характеристики реализации алгоритма управления интенсивностью потока данных с прогнозированием доступной полосы пропускания, производится сравнение с характеристиками алгоритма управления потоком данных протокола TCP Reno. Разработанный в настоящей диссертации алгоритм управления потоком данных реализован как в среде сетевого эмулятора ns-2, так и в ядре операционной системы FreeBSD 5. По результатам имитационного моделирования в ns-2 и экспериментальных исследований по передаче трафика через сеть Интернет можно сделать заключение о значительном выигрыше разработанного в диссертационной работе алгоритма управления интенсивностью потока данных по сравнению с наиболее распространенным на сегодня алгоритмом протокола TCP Reno. Например, превосходство нового алгоритма над TCP Reno с точки зрения доли потерянных пакетов или справедливости распределения полосы пропускания составило % и выше. В Заключении сформулированы основные результаты работы.