Comportamento do protocolo Multipath TCP sobre diferentes tecnologias de rede

Abstract

Com a constante evolução da Internet, os serviços que esta garante aos seus utilizadores têm tido um crescimento exponencial na última década com a introdução das redes celulares de 3ª Geração e, mais recentemente, 4ª Geração(LTE). No entanto, nem tudo são boas notícias porque com o aumento do número de serviços e de utilizadores, os pedidos de recursos à rede aumentaram significativamente, sendo que alguns desses recursos (em particular, largura de banda) não podem ser totalmente utilizados devido a restrições na própria pilha protocolar TCP/IP. Estas restrições encontram-se, sobretudo ao nível dos sistemas finais e da própria rede. Uma das restrições é a incapacidade do protocolo de transporte TCP em utilizar múltiplos caminhos para o envio de dados entre duas ou mais sistemas durante uma comunicação TCP. Foi com base nesta limitação que investigadores da área desenvolveram uma extensão ao protocolo TCP, denominada por Multipath TCP (MPTCP), com o objectivo de permitir a utilização simultânea de vários caminhos durante uma única sessão TCP/IP. Isto permite trazer vantagens ao nível da eficiência na utilização de recursos dentro da rede e assim, melhorar a experiência do utilizador através de um maior desempenho e melhor resiliência a falhas na rede. Assim, nesta proposta de plano de trabalhos o objetivo é estudar/investigar a extensão MPTCP do protocolo de transporte TCP/IP e, com base numa arquitetura de rede a planear, efetuar uma avaliação da sua mais-valia face à qualidade de serviço (QoS) oferecida às aplicações.

With the constant evolution of the Internet, the services it provides to users have been growing exponentially in the last decade with the introduction of cellular networks of 3rd Generation and most recently, 4th Generation (LTE). However, it is not all good news because with the increase in number of services and users, the requests for network resources increased significantly, and some of these features (in particular, bandwidth) cannot be fully utilized due to restrictions in the TCP/IP protocol stack. These restrictions are especially at the level of the end systems and at the network itself. One of the restrictions is the inability of TCP transport protocol to use multiple paths for sending data between two or more systems over a TCP connection. It was based on this limitation that researchers have developed an extension to TCP, designated by Multipath TCP (MPTCP), in order to allow the use of multiple paths during a single TCP/IP session. This is expected to bring benefits in terms of efficient use of resources within the network and thus improve the user experience through increasing performance and attaining better resilience to network failures. Many studies have been conducted based on the use of this new extension, ranging from the analysis of core networks in order to demonstrate MPTCP versatility and adaptability in the use of backup links, to the study of mobility cases, focusing on the usefulness of MPTCP before the movement of mobile devices without occur losses of connectivity. However, none of the analysed articles specifically addressed along with MPTCP operation of certain application protocols. Thus, the goal of this work is to study the MPTCP extensions of TCP protocol and, based on two simple network architectures, assess its added value regarding the quality of service (QoS) offered to applications. The results presented here are meant primarily to demonstrate the potential of MPTCP under the operation of an application protocol, File Transfer Protocol (FTP). This brings positive results in several aspects, such as the significant decrease in transfer time of a given file, good load sharing in the available routes, etc., all compared with the results achieved by TCP under the same conditions. The positive results obtained, suggest that MPTCP brings QoS improvements to the functioning of FTP.