End-to-end bandwidth estimation in the wide Internet
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Abstract EN:
The end-to-end Capacity and Available Bandwidth (AB) are fundamental characteristics of an Internet path and are essential for the operation of many emerging network applications. Unfortunately, ISPs have barely knowledge of the performance of the links under their control and are often unwilling to share this information. End-users are even less aware of the network conditions. Thus, several techniques have been proposed to measure the path capacity and AB just with the help of the end-hosts. However, most of these works are (i) agnostic of the underlying network technology, (ii) require a particular software to be installed on all end-hosts of the paths to be measured and (iii) ignore the impact of mutual interference when these estimation techniques are deployed at large-scale. Moreover, most studies evaluating AB tools neglect the new and emerging class of delay-based techniques which, potentially, are able to reduce the measurement overhead dramatically compared to classic approaches. In this thesis, the aim is three-fold: first, propose new measurement paradigms which take explicitly into account the network technology and do not require end-host cooperation. Second, to study the possibility of deploying AB measurements at large-scale, e. G. Including them in P2P systems or inside the TCP protocol. Third, to analyze the emerging delay-based AB estimation paradigm and compare its performance with other state-of-the-art techniques. After successfully designing three highly optimized tools, the issue of mutual interference in current AB techniques is analyzed and studied. Finally, a promising delay-based tool is implemented and evaluated against other AB techniques.
Abstract FR:
La capacité et la bande disponible (available bandwidth, AB) de bout en bout sont caractéristiques fondamentales d'un chemin Internet et sont essentiels pour le fonctionnement de nombreuses applications réseaux. Malheureusement, les ISP ont à peine connaissance de la performance des liens sous leur contrôle et sont souvent peu disposés à partager cette information. Les utilisateurs finaux sont encore moins au courant des conditions du réseau. Ainsi, plusieurs techniques ont été proposées pour mesurer la capacité et AB des chemins Internet avec le seul aide des hôtes finals. Cependant, la plupart de ces œuvres (i) sont agnostique de la technologie réseau sous-jacent, (ii) exigent un logiciel particulier installé sur tous les hôtes à la fin des chemins à mesurer et (iii) ne tient pas compte de l'impact des interférences mutuelles lorsque ces techniques sont déployées à grande échelle. De plus, la plupart des études évaluant les outils pour l’AB négligent la nouvelle classe émergente des techniques basée sur le délai et qui, potentiellement, réduisent considérablement l’impact de la mesure elle même. Dans cette thèse, l'objectif est triple: d'abord, proposer des nouveaux paradigmes de mesure qui prennent explicitement en compte la technologie réseaux et ne nécessitent pas de la coopération des hôtes finals. En second lieu, d'étudier la possibilité de déployer des mesures AB à grande échelle, par exemple, les inclure dans les systèmes de P2P ou à l'intérieur du protocole TCP. En troisième lieu, d'analyser l'émergent paradigme d’estimation AB basé sur le délai et de comparer ses performances avec d'autres techniques de pointe. Après avoir réussi à concevoir trois outils hautement optimisé, la question de l'interférence mutuelle dans les techniques de AB est analysé et étudié. Enfin, un outil prometteur base sur le délai et est mis en œuvre et compare a d’autres techniques AB.