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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.45.2018.tde-16102018-181616
Document
Author
Full name
Diego de Araujo Martinez Camarinha
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Batista, Daniel Macedo (President)
Gubitoso, Marco Dimas
Redigolo, Fernando Frota
Title in Portuguese
Análise de desempenho do nsQUIC: um módulo para smulação do protocolo QUIC
Keywords in Portuguese
Análise de desempenho
Protocolo de transporte
QUIC
TCP
Abstract in Portuguese
Várias características da Internet mudaram drasticamente desde que o TCP foi criado, como o maior compartilhamento de recursos devido à maior quantidade de usuários, maior largura de banda disponível, a existência de muitas conexões que podem percorrer longas distâncias e a ubiquidade das redes sem fio. Confrontado com essas novas características, o TCP apresenta diversas limitações. Dentre elas estão a subutilização da rede quando a largura de banda é da ordem de centenas de Gbps, o favorecimento de conexões que possuem pouco atraso (poucas dezenas de milisegundos), a incapacidade de distinção de causas de perdas de pacote e a demora para estabelecimento de conexões seguras (até 3 RTTs). Nesse contexto, com o objetivo de tornar o transporte de dados na Internet mais rápido e eficiente, a Google desenvolveu o protocolo QUIC. O QUIC propõe diversos avanços em relação aos protocolos existentes, como um novo mecanismo para estabelecimento de conexão e controle de congestionamento otimizado. Resultados apresentados pela Google mostraram claro ganho de desempenho em relação ao TCP, justificando o trabalho de tornar o QUIC um padrão IETF da Internet. Porém, esses resultados são impossíveis de serem verificados porque nos relatórios divulgados não há informação suficiente para que os cenários de teste sejam reproduzidos e porque é implausível possuir a mesma infraestrutura para os testes que a Google tem. Neste trabalho, avaliamos o desempenho do protocolo QUIC em diversos cenários de rede, comparando-o com o desempenho de várias implementações do TCP, principalmente o CUBIC. Diferente do realizado na literatura, todos os cenários utilizados são bem descritos, permitindo a reprodutibilidade dos experimentos. Além disso, para a realização dos experimentos foi criado um novo módulo que implementa o QUIC no simulador de redes NS-3. Este módulo está disponível como software livre, permitindo que outros pesquisadores usem o módulo para replicar e verificar nossos experimentos e para criarem novos experimentos de forma reprodutível. Ademais, eles também podem usar o módulo como uma ferramenta para avaliar, de maneira rápida, o comportamento de novas técnicas dentro do protocolo.
Title in English
Performance analysis of nsQUIC: a simulation module for the QUIC protocol
Keywords in English
Performance analysis
QUIC
TCP
Transport protocol
Abstract in English
Many characteristics of the Internet have drastically changed since TCP was created such as the increase on resource sharing due to a larger number of Internet users, the growth of available bandwidth, the existence of many connections that may travel long distances and the ubiquity of wireless networks. When faced with those new characteristics, TCP showed severe limitations. Among them are network underutilization in high bandwidth environments of hundreds of Gbps, favoring of connections with small delays (few tens of milliseconds), incapacity of distinguishing packet loss causes and high delays for establishing secure connections (up to 3 RTTs). In this context, with the goal of making Internet data transport faster and more efficient, Google has developed the QUIC protocol. QUIC proposes many advances compared to existing protocols, such as a new mechanism for establishing connections and an optimized congestion control algorithm. Google has reported results indicating that QUIC performs better than TCP, justifying the work on making QUIC an IETF Internet standard. However, those results cannot be verified because on the published reports there is not enough information to reproduce the test scenarios and it is implausible to have the same test infrastructure Google has. In this work, we evaluate QUICs performance in a number of network scenarios, comparing it with the performance of different TCP flavours, specially TCP CUBIC. Unlike other works in the literature, all scenarios are well described, enabling experiment replicability. Furthermore, to run experiments we created a new module that implements QUIC on the network simulator NS-3. The module is available as free software, allowing other researchers to use it to reproduce and verify our experiments and to create new ones in a replicable way. Additionally, they can use the module as a tool to quickly assess the behaviour of new techniques in the protocol.
 
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defesa.pdf (1.02 Mbytes)
Publishing Date
2018-11-23
 
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