Design of a Retransmission Algorithm for HoL Packets of Receiver Buffer to Improve Performance of MPTCP with a Bufferbloat Path
Il Hyung Jung, Jae Yong Lee, Byung Chul Kim · Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers · 2018
Multipath TCP (MPTCP)는 다중 네트워크 인터페이스를 통해 다중 경로를 동시에 사용함으로서 전체 네트워크 성능 및 신뢰성을 향상시키기 위한 전송계층 프로토콜이다. 하지만 다른 QoS 특성을 가지는 경로를 MPTCP에서 사용할 경우, 경로간 지연 시간 차이가 많이 발생하면 먼저 도착한 패킷들은 지연경로를 통해 도착하는 패킷들을 기다려야 한다. 따라서 수신 버퍼에 머무는 시간이 증가하기 때문에 단일 TCP보다 오히려 좋지 않은 성능을 가지게 된다. 이러한 문제는 라우터 또는 스위치 등에 있는 큐 메모리의 증가로 인한 Bufferbloat 현상으로 더욱 악화된다. 큐 메모리의 급속한 증가는 손실기반 TCP 혼잡제어를 무력화시키고 경로로 유입되는 데이터양을 계속 증가시킴으로서, 경로에 머무는 시간의 급작스런 증가뿐만 아니라 다른 경로의 성능도 심각하게 저하시킨다. 따라서 본 논문에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 수신 버퍼를 모니터링 하여 Bufferbloat을 감지하고, 문제가 되는 HoL (Head of Line) 패킷을 빠른 경로로 재전송 하도록 하였다. Bufferbloat가 발생한 동안 해당 경로의 데이터 전송은 억제하였으며, 프로브 패킷 쌍을 전송하여 향후 경로 재사용 여부를 판단하였다. 제안한 알고리즘 검증을 위해 NS-3에 알고리즘을 구현하여 Bufferbloat 조건에서 기존 MPTCP와 성능을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 제안한 알고리즘은 Bufferbloat 경로로 인한 성능 저하문제를 크게 개선 시켰을 뿐만 아니라 데이터 전송 시간도 단축시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 수신 버퍼에 머무는 패킷 개수를 크게 감소시킴으로서 시간에 민감한 응용 프로그램에 더욱 빨리 데이터를 전달할 수 있음을 보였다.