Root cause analysis of TCP throughput : methodology, techniques, and applications
Matti Siekkinen · 2006
L'intérêt pour la métrologie de l'Internet s'est beaucoup accru ces dernières années. Ceci est en grande partie dû à la croissance de l'Internet en termes de volumes de trafic et de nombre de machines reliés à l'Internet. Cette évolution a sucité beaucoup d'envies - du point de vue commercial, social, et technique - d'en savoir plus au sujet des utilisateurs et du trafic Internet en général. Malheureusement, il y a peu de connaissances de ce type disponibles aujourd'hui. C'est pourquoi la métrologie de l'Internet est devenue un domaine substantiel de recherches. Cette thèse porte sur l'analyse du trafic TCP. On estime que TCP transporte 90% du trafic Internet, ce qui implique que TCP est une pièce essentielle dans le fonctionnement de l'Internet. La métrique de performance la plus importante pour les applications est, dans la plupart des cas le débit de transmission ; c'est-à-dire la quantité des données transmises par périodes de temps. Notre objectif est l'analyse du débit de transmission de TCP et l'identification des raisons qui empêchent une connexion TCP d'obtenir un débit plus élevé. Ces raisons peuvent être multiples: l'application, le réseau, ou même le protocole TCP lui-même. Cette thèse comporte trois parties. Une première partie sur la méthodologie, une seconde sur techniques d'analyse de TCP, et une dernière qui est une application de ces technique. Dans la première partie, nous présentons notre méthodologie basée sur un système de gestion de base de données (DBMS) pour l'analyse passive de trafic. Nous expliquons notre approche, nommée InTraBase, qui est basée sur un système de gestion de base de données orienté objet. Nous décrivons également notre prototype de cette approche, qui est implémenté au dessus de PostgreSQL, et nous évaluons et optimisons ses performances. Dans la deuxième partie, nous présentons les contributions principales de cette thèse: les techniques d'analyse des causes du débit de transmission TCP observé. Nous présentons les différentes causes potentielles qui peuvent empêcher une connexion TCP d'obtenir un débit plus élevé et nous expliquons en détail les algorithmes que nous avons développé pour détecter ces causes. Etant donné leur hétérogénéité et leur impact sur le débit TCP, nous accordons une grande importance aux applications au dessus de TCP. La troisième partie de cette thèse est une étude de cas du trafic des clients d'un réseau d'accès commercial d'ADSL. L'étude se concentre sur l'analyse des performances des transferts de données d'un point de vue client. Nous démontrons quelques résultats étonnants, tel le fait que les performances globalement faibles des applications pair-à-pair sont dues aux limitations du débit de transmission imposées par ces applications (et non à la congestion dans le réseau).