Toward a versatile transport protocol
Vers un protocole de transport versatile
Résumé
This thesis presents three main contributions that aim to improve the transport layer of the current networking architecture. The transport layer is nowadays overruled by the use of TCP and its congestion control. Recently new congestion control mechanisms have been proposed. Among them, TCP Friendly Rate Control (TFRC) appears to be one of the most complete. Nevertheless this congestion control mechanism, as TCP, does not take into account either the evolution of the network in terms of Quality of Service and mobility or the evolution of the applications. The first contribution of this thesis is a specialisation TFRC congestion control to propose a QoS-aware Transport Protocol specifically designed to operate over QoS-enabled networks with bandwidth guarantee mechanisms. This protocol combines a QoS-aware congestion control, which takes into account networklevel bandwidth reservations, with full reliability in order mechanism to provide a transport service similar to TCP. As a result, we obtain the guaranteed throughput at the application level where TCP fails. This protocol is the first transport protocol compliant with bandwidth guaranteed networks. At the same time the set of network services expands, new technologies have been proposed and deployed at the physical layer. These new technologies are mainly characterised by communications done without wire constraint and the mobility of the end-systems. Furthermore, these technologies are usually deployed on entities where the CPU power and memory storage are limited. The second contribution of this thesis is therefore to propose an adaptation of TFRC to these entities. This is accomplished with the proposition of a new sender-based version of TFRC. This version has been implemented, evaluated and its numerous contributions and advantages compare to usual TFRC version have been demonstrated. Finally, we proposed an optimisation of actual implementations of TFRC. This optimisation first consists in the proposition of an algorithm based on a numerical analysis of the equation used in TFRC and the use of the Newton's algorithm. We furthermore give a first step, with the introduction of a new framework for TFRC, in order to better understand TFRC behaviour and to optimise the computation of the packet loss rate according to loss probability distributions.
Les travaux présentés dans cette thèse ont pour but d'améliorer la couche transport de l'architecture réseau de l'OSI. La couche transport est de nos jour dominée par l'utilisation de TCP et son contrôle de congestion. Récemment de nouveaux mécanismes de contrôle de congestion ont été proposés. Parmi eux TCP Friendly Rate Control (TFRC) semble être le plus abouti. Cependant, tout comme TCP, ce mécanisme ne prend pas en compte ni les évolutions du réseau ni les nouveaux besoins des applications. La première contribution de cette thèse consiste en une spécialisation de TFRC afin d'obtenir un protocole de transport avisé de la Qualité de Service (QdS) spécialement défini pour des réseaux à QdS offrant une garantie de bande passante. Ce protocole combine un mécanisme de contrôle de congestion orienté QdS qui prend en compte la réservation de bande passante au niveau réseau, avec un service de fiabilité totale afin de proposer un service similaire à TCP. Le résultat de cette composition constitue le premier protocole de transport adapté à des réseau à garantie de bande passante. En même temps que cette expansion de service au niveau réseau, de nouvelles technologies ont été proposées et déployées au niveau physique. Ces nouvelles technologies sont caractérisées par leur affranchissement de support filaire et la mobilité des systèmes terminaux. De plus, elles sont généralement déployées sur des entités où la puissance de calcul et la disponibilité mémoire sont inférieures à celles des ordinateurs personnels. La deuxième contribution de cette thèse est la proposition d'une adaptation de TFRC à ces entités via la proposition d'une version allégée du récepteur. Cette version a été implémentée, évaluée quantitativement et ses nombreux avantages et contributions ont été démontrés par rapport à TFRC. Enfin, nous proposons une optimisation des implémentations actuelles de TFRC. Cette optimisation propose tout d'abord un nouvel algorithme pour l'initialisation du récepteur basé s ur l'utilisation de l'algorithme de Newton. Nous proposons aussi l'introduction d'un outil nous permettant d'étudier plus en détails la manière dont est calculé le taux de perte du côté récepteur.
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