Evaluation des performances du contrôle de congestion dans l'Internet
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Abstract EN:
We study in this thesis the performance of the congestion control mechanisms of the TCP protocol. These mechanisms are very important for the stability of the Internet given the huge amount of the TCP traffic. For the purpose of our study we develop some analytical models. Our models are divided into two main groups : the end-to-end models and the network-specific models. The objective of the end-to-end models is to come up with simple expressions of the throughput of a long-life TCP connection. We try to keep our models as general as possible so that they cover the different ways with which the network drops the packets of the TCP connection. Using techniques from the theory of stochastic processes, we find explicit expressions for TCP throughput that we validate via measurements over the Internet. Concerning the network-specific models, our objective is to study the performance of TCP in challenging environments. We focus on the three environments considered in the literature as the most challenging for TCP : the large bandwidth-delay product environment, the asymmetric-bandwidth environment, and the wireless environment. For each environment, we propose an analytical model as well as some mechanisms and guidelines to improve the performance of TCP transfers. The different results of our second group of models are validated via ns simulations. The thesis also contains a presentation of the different works on TCP congestion control mechanisms since their introduction into the internet.
Abstract FR:
On étudie dans cette thèse les performances des mécanismes de contrôle de congestion du protocole TCP. Ces mécanismes sont très importants pour la stabilité de l'Internet étant donné le grand volume du trafic transporté par TCP. On développe pour ce but plusieurs modèles analytiques. Nos modèles sont divisés en deux groupes : les modèles de bout en bout et les modèles qui considèrent les caractéristiques et les mécanismes du réseau. L'objectif des modèles de bout en bout est de trouver des expressions simples pour le débit moyen d'une connexion TCP de longue durée. On essaie de garder nos modèles les plus généraux possibles pour qu'ils puissent couvrir les différentes manières avec lesquelles le réseau rejette les paquets de la connexion TCP. En utilisant des techniques de la théorie de processus stochastiques, on trouve des expressions explicites pour le débit moyen de TCP qu'on valide avec des mesures sur l'Internet. Concernant le deuxième groupe de modèles, l'objectif est d'étudier les performances des transferts TCP dans des environnements difficiles au protocole. On considère les trois environnements montrés dans la littérature comme étant les plus difficiles au protocole : l'environnement ayant un grand produit délai-bande passante, l'environnement ayant une importante asymétrie de bande passante entre le chemin d'aller et le chemin de retour, et l'environnement sans fil où les paquets TCP sont le plus souvent perdus pour une autre raison que la congestion. Pour chaque environnement, on propose un modèle analytique ainsi qu'un ensemble de mécanismes et de solutions pour aider le protocole TCP dans son fonctionnement. Les résultats de notre deuxième groupe de modèles sont validés par des simulations sur ns. La thèse contient aussi une présentation des différents travaux qui ont été effectués sur les mécanismes de contrôle de congestion de TCP depuis leur introduction dans l'Internet.