ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Τα πρωτόκολλα μεταφοράς χρησιμοποιούνται για την διασύνδεση δικτύων διαφορετικών τεχνολογιών (πχ. IP δίκτυα). Το πιο διαδεδομένο και συχνά χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο μεταφοράς είναι το TCP. Το TCP εγγυάται τη σωστή παραλαβή των δεδομένων αλλά δεν δίνει καμία εγγύηση για τη διάρκεια και το ρυθμό της μετάδοσης. Το TCP χρησιμοποιεί μηχανισμούς ελέγχου ροής και συμφόρησης που επιβάλουν περιορισμούς στο ρυθμό που μεταδίδει ο αποστολέας με σκοπό την αποφυγή καταστάσεων συμφόρησης στο δίκτυο. Η μεταφορά του TCP σε δορυφορικά δίκτυα δημιουργεί προβλήματα που σχετίζονται με τη μεγάλη καθυστέρηση διάδοσης του σήματος και τα λοιπά χαρακτηριστικά. των δορυφορικών καναλιών, όπως μεγάλο και μεταβλητό RTT, αυξημένο ποσοστό λαθών μετάδοσης (BER), την ασυμμετρία στο δίκτυο κλπ. Υπάρχουν διάφορες δυνατές αρχιτεκτονικές δικτύων που περιέχουν δορυφορικούς συνδέσμους,όπως αμφίδρομα δορυφορικά, ασυμμετρικά με επίγειο κανάλι επιστροφής (uplink) κλπ. Η αρχιτεκτονική του δικτύου επηρεάζει τους διάφορους μηχανισμούς του TCP. Οι βασικοί μηχανισμοί που χρησιμοποιεί το ΤCP για έλεγχο συμφόρησης είναι: “slow start”, “congestion avoidance”, “fast retransmit”, “fast recovery”. Διάφοροι μηχανισμοί και αλγόριθμοι έχουν προταθεί για την βελτίωση της απόδοσης, καθώς και βελτιώσεις στους υπάρχοντες αλγόριθμους του TCP. Άλλοι από αυτούς τους μηχανισμούς είναι αρκετά ώριμοι και χρησιμοποιουνται στην πράξη ενώ αλλοι βρίσκονται ακόμα στο στάδιο της έρευνας. Υπάρχουν και μηχανισμοί που ενεργούν σε χαμηλότερα επίπεδα, συγκεκριμένα στο link layer,όπως “Path MTU discovery”και οι κώδικες διόρθωσης λαθών (Forward Error Correction – FEC). Αυτή η γενική επισκόπηση στο θέμα “Internet over Satellite” αποτελεί το πρώτο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας

Ένα μεγάλο μέρος της δουλειάς είναι μια επισκόπηση της βιβλιογραφίας σχετικά με τη λειτουργία του TCP όταν μεταδίδουμε πάνω από δορυφορικά κανάλια. Δηλαδή συγκεντρώσαμε όλες τις πρόσφατες δημοσιεύσεις γύρω από το γενικό θέμα internet over satellite και τις περιγράφουμε συνοπτικά. Αυτό το κεφάλαιο φιλοδοξεί να αποτελέσει έναν οδηγό για τη μελέτη του θέματος. Όλα τα έγγραφα είναι διαθέσιμα on-line. Για κάθε έγγραφο παρατίθεται η τοποθεσία (URL) που μπορούν να βρεθούν στο διαδίκτυο.

Ο εξομοιωτής δικτύων ns του πανεπιστημίου του Berkeley είναι το αντικείμενο μελέτης στο 3^ο κεφάλαιο. Ο εξομοιωτής ns (καθώς και όλοι οι διαθέσιμοι εξομοιωτές) είναι πολύ χρήσιμο εργαλείο, γιατί μπορούμε εύκολα να κάνουμε μετρήσεις σχετικά με την απόδοση δικτύων και να εξάγουμε χρήσιμα συμπεράσματα, τη στιγμή που δεν είναι εύκολο να αφιερωθεί ένα ολόκληρο δίκτυο (ιδιαίτερα ένα δορυφορικό) για τις ανάγκες πειραμάτων.

Περιγράφουμε το δίκτυο σε ένα O/Tcl script. Ο εξομοιωτής μεταγλωτίζει το script και προσομοιώνει τις μετακινήσεις των πακέτων. Στο Tcl πρόγραμμα δηλώνουμε πρώτα την τοπολογία του δικτύου, δηλαδή κόμβους και κανάλια. Τοποθετούμε agents στους αντίστοιχους κόμβους. Agents είναι τα σημεία του δικτύου που δημιουργούνται ή καταστρέφονται πακέτα. Ο βασικός τύπος agent που χρησιμοποιούμε είναι ο Agent/TCP, δηλαδή μια πηγή παραγωγής TCP πακέτων. Αντίστοιχα υπάρχει και ένα TCPSink, σημείο όπου καταλήγουν τα TCP πακέτα και υπεύθυνο για την παραγωγή των ACKs. Για την εξομοίωση μπορούμε να δηλώσουμε μοντέλο λαθών, ουρές στους ενδιάμεσους κόμβους και να χρησιμοποιήσουμε πληθώρα παραμέτρων. Η καταγραφή των γεγονότων γίνεται σε κατάλληλο αρχείο, το οποίο μπορεί να επεξεργαστεί στη συνέχεια. Μπορούμε, επιπλέον να επεκτείνουμε τις λειτουργία του ns προσθέτοντας καινουργιους agents.

Στο τελευταίο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας χρησιμοποιούμε τον εξομοιωτή ns για να εκτελέσουμε μετρήσεις με συγκεκριμένες παραμέτρους. Έτσι μπορούμε να επιβεβαιώσουμε θεωρητικά δεδομένα με ένα αξιόπιστο εργαλείο. Έχουμε ένα δίκτυο αποτελούμενο από 4 κόμβους, δύο hosts και δύο routers/gateways. Το δορυφορικό κανάλι (μονόδρομο) βρίσκεται μεταξύ των δύο routers. Τα επίγεια κανάλια έχουν χωρητικότητα 10 Mbps, το δορυφορικό 1Mbps και το κανάλι επιστροφής (αντίστροφα από το δορυφορικό) 128 Kbps. Οι ουρές έχουν μέγεθος 10 πακέτα, ώστε να παρατηρείται εύκολα συμφόρηση στο δίκτυο και να μελετήσουμε τις συνέπειες. Μεταφέρουμε αρχεία μεγέθους 10ΜΒ, 50ΜΒ πάνω από το δίκτυο με χρήση των διάφορων εκδόσεων του TCP (Reno, Sack, Fack, Vegas) για διάφορες τιμές του BER (10^-7 – 10^-4). Έτσι συγκρίνουμε γενικά την απόδοση των πρωτοκόλλων. Πειραματιζόμαστε με τον μηχανισμό Random Early Detection, που φαίνεται να προλαμβάνει ικανοποιητικά συνθήκες συμφόρησης και για διαφορετικά κανάλια επιστροφής (satellite, ethernet, dial-up). Τα αποτελέσματα των μετρήσεων αναπαρίστανται και γραφικά για καλύτερη οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων. Για τις γραφικές παραστάσεις χρησιμοποιούμε το Excel και το Matlab.

Τοπολογία δικτύου

Φυσικά παραθέτουμε τις πηγές από τις οποίες αντλήθηκε το υλικό για την εργασία αυτή (references) τόσο ανά κεφάλαιο, όσο και συνολικά στο τέλος.

Το κείμενο σε μορφή doc