Controle de Congestionamento em Redes TCP/IP Baseado na Antecipação Otimizada de Perdas de Pacotes

Resumo

É inimaginável, hoje em dia, viver sem a Internet, uma rede de computadores baseada em comutação por pacotes, e suportada pela família de protocolos TCP/IP. Principalmente o protocolo TCP, que garante a repetição de pacotes em caso de perda dos mesmos, proporciona uma comunicação confiável. Ocorre que, a maioria das variações do protocolo TCP, usadas hoje em dia, se baseiam na perda de pacote para reagir a congestionamentos na rede. Tal perda é de todo indesejável, uma vez que o pacote deverá ser retransmitido, acarretando um aumento considerável na latência da rede, além de que a repetição dos pacotes aumenta o tráfego em uma rede já congestionada. O que se pretende, neste trabalho, é construir um método matemático de antecipação à perda de pacote, de modo a se diminuir a carga de tráfego injetada na rede, antes que a mesma fique congestionada, quando os TCPs tradicionais param de transmitir. O que se pretende não é “frear o carro”, mas desacelerá-lo”. Uma das possibilidades investigadas é usar a sequencia de Fibonacci e, outra, o uso de média móvel ponderada, entre outras técnicas e, talvez, uma mistura de vários métodos, dependendo das características da rede. Para verificar a eficiência das soluções adotadas, será usado o simulador ns-2, amplamente adotado em universidades do mundo inteiro. Como o que se pretende é novo, será necessário alterar o código fonte do ns-2 (em C++ e OTCL), recompilá-lo e construir uma rede de estudo, básica, para verificar o comportamento do mecanismo de prevenção de congestionamento, verificando se a Vazão e Latência se mantém em patamares desejados. Após a execução do ns-2, far-se-á um trabalho de medições em cima do arquivo “trace.rt”, gerado pelo simulador, utilizando a linguagem AWK, incorporando a construção de gráficos, através do Xgraph, tudo em ambiente Linux. O uso de gráficos deve simplificar a comparação do protocolo, a ser proposto, com protocolos TCP já existentes e nativos do ns-2. O uso da média móvel fornece uma indicação da tendência de variação de um determinado valor. No nosso caso vamos avaliar a variável rtt (round trip time) que mede quanto tempo foi necessário para que um pacote enviado, receba a confirmação de recebimento, do mesmo, da máquina destino, via um flag de ACK (acknowledgement). A análise da variação, bem como da velocidade da variação, do rtt fornecerá insumos para que algoritmos de controle de envio de tráfego possam operar. A média móvel que será usada será ponderada, ou seja, as amostras de rtt mais antigas terão um peso menor do que as amostras mais recentes. Vários critérios podem ser usados aqui, e serão testados para validar sua eficiência. Pretende-se calcular a média móvel sobre 5 amostras, atualizadas a cada chegada do pacote ACK.