<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>ĐO LƢỜNG, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ BĂNG THÔNG CỦA GIAO THỨC ĐA </b>
<b>ĐƢỜNG TCP </b>

<b>Phạm Nguyễn Huy Phƣơng1_{, Đặng Lê Nam}1_{, Từ Minh Mận}2_{, Nguyễn Thị Mai Trang}3 </b>
1Khoa CNTT – Tr ờng ĐH Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM
2Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh
3Đại học Pierre and Marie Curie (Paris 6)

<b>TÓM TẮT </b>

Ng y n y mạng Internet trở th nh m t trong những ph ơng tiện gi o tiếp tiện lợi ho ả ng ời dùng ố
nh v không dây Y u ầu về truyền dữ liệu ũng nh ải thiện h t l ợng truyền tải ợ tăng l n C nhiều
giải pháp ể giải quyết v n ề truyền dữ liệu l tăng tố ờng truyền mạng, tăng tố x l ủ á CPU
l u trữ M dù, hầu hết á thiết th ờng ợ tr ng ít nh t h i rd mạng (ví dụ: ard ethernet và card
wifi, rd wifi v rd 3G v v…), nh ng hỉ m t rd mạng ợ họn v s dụng ể truyền dữ liệu ho t t
ả á ứng dụng Nếu á rd mạng n y thể s dụng ồng thời, tố ủ việ truyền tải sẽ ợ tăng l n
C m t giải pháp m i ể tăng tố truyền tải nữ l : Multip th TCP (MPTCP) - m t huẩn mở r ng ủ
Transmission Control Protocol (TCP) - ợ thiết lập ởi nh m nghi n ứu Internet Engineering T sk For e
(IETF) ho mụ í h n y Trong i áo n y, h ng tôi o l ờng v phân tí h tổng hợp tính năng hi tiết ủ
MPTCP.

<b>Từ khóa:</b><i>Đa giao thức TCP tổng hợp băng thông thông lượng. </i>

<b>MPTCP BANDWIDTH AGGREGATION EVALUATION AND ANALYSIS </b>

<b>ABSTRACT </b>

Today, the Internet has become one of the most convenient means of communication for both fixed and
mobile users. The requirements of data transfer and transmission speed are increasing. There are many solutions
to solve this problem such as: increase the speed of network, increase speed of CPU's server... Although most
terminals are usually equipped with at least two interfaces (e.g. Ethernet and Wi-Fi, Wi-Fi and 3G, etc.), only

one interface is selected and used for data transmission of all applications. If these interfaces could be used
concurrently, the transmission speed would be increased. Has a new solution to solve this problem, there is
Multipath TCP (MPTCP), an extension of Transmission Control Protocol (TCP), has been defined by the
Internet Engineering Task Force (IETF) for this purpose. In this paper, we evaluate and analyze the bandwidth
aggregation feature of MPTCP.

<b>Keywords: </b><i>Multipath TCP, bandwidth aggregation, thoughput.</i>

<b>1. Giới thiệu </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

Phần còn lại củ i áo ợc tổ chứ nh s u: phần 2 tổng hợp chi tiết của c u trúc
MPTCP và những x lý của giao thức MPTCP, phần 3 trình bày những th nghiệm của chúng
tôi. Trong phần 4, o l ờng throughput và những trạng thái khá ợc trình bày và phân tích;
cuối cùng, phần 5 ánh giá kết quả ạt ợc của bài báo.

<b>2.</b> <b>Giao thức đa đƣờng TCP </b>

MPTCP [1] là m t chuẩn ơ ản của giao thức truyền tải, nó cho phép m t phiên làm việc
của TCP s dụng ồng thời nhiều ờng truyền sẵn có. Các lợi ích của giao thức MPTCP là:

 Để tăng khả năng phục hồi của các kết nối qua việ tr o ổi việc s dụng nhiều ờng.
 Để tăng hiệu quả của việc s dụng nguồn tài nguyên b ng á h ồng thời s dụng
nhiều ờng.

Khả năng t ơng thí h kiểu backward v i TCP và những ứng dụng Internet kiểu legacy
là m t trong những tính năng m i của MPTCP, ta nên phân biệt giao thức này v i giao thức
multi-homing candidate. MPTCP là phần mở r ng của giao thức TCP vì vậy nó phải tn theo
các mơ hình d ch vụ TCP, l thứ tự(in order), tin cậy (reli le), v h ng ối
t ợng theo dạng byte (byte-oriented delivery) Để t ơng thí h v i Internet và các ứng dụng
kiểu legacy, MPTCP sẽ giữ nguyên giao diện lập trình ừng dụng (API-Application

Programming Interfaces) nh ủa TCP, có thể qu ợc các thiết b trung gian (middle
boxes), làm việc v i cả IPv4 và IPv6, và có thể trở về dạng TCP nh ình th ờng khi có sự
khơng t ơng thí h xảy ra trên m t ờng TCP. MPTCP phải chia sẻ ăng thông v i m t
ờng ơn TCP trong tr ởng hợp thắt nút cổ chai, và nó sẽ khơng tiêu thụ nhiều ăng thông
hơn so v i s dụng TCP ơn trong việc chia sẻ thắt nút cổ chai.

Mơ hình tham chiếu củ MPTCP ợc trình bày trong Hình 1.

<i><b>Hình 1. So sánh giữa giao thức TCP chuẩn và giao thức MPTCP. </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

thí h Khi á ờng con thiết l p kết nối thì á ờng on n y ầu phải hỗ trợ MPTCP,
th m v o gi o thức MPCTP khi kết nối còn khia báo thêm tùy chọn MP_JOINT TCP.

L p con của MPTCP chia các ứng dụng nhận ợc vào nhiều segment theo dạng byte.
l p l ch và truyền tải chúng trên từng ờng on Để chia sẻ tài nguyên v i cân b ng v i các
ờng TCP khác khi có sự thắt nút cổ chai xảy ra, MPTCP s dụng couple congestion control
[4] ể ảm bảo r ng tổng số ăng thông l không ổi.

<b>3.</b> <b>Các đánh giá MPTCP </b>

Để o l ờng và phân tích chi tiết tổng hợp ăng thông ủa MPTCP, chúng tôi xây dựng
m t quá trình ánh giá v i các PC, laptop v i hai công nghệ truy cập là mạng Ethernet và
WiFi. Cả hai kết nối trực tiếp v i nhau (ho c kết nối qu ess point) v trong môi tr ờng
mạng LAN. Mụ í h ủa việ ánh giá l hiểu ợc những thành phần của MPTCP thông
qua chia sẻ và tổng hợp ăng thông Ch ng tôi s dụng những thiết l p MPTCP trên Linux
kernel ợc phát triển bởi nhóm nghiên cứu củ tr ờng Đại học Catholique de Louvain [3],
phiên bản 0.5. T t cả các máy s dụng Ubuntu 9.10 v i kernel Linux phiên bản 2.6.36. Iperf
[5] ợc s dụng ể truyền tải l u l ợng và tổng hợp ăng thông Chi tiết các biểu ồ của
throuhput-thông l ợng- ợc tổng hợp b ng h ơng trình Wireshark [6]. Việ ánh giá tắc
nghẽn (congestion windows) và round-trip times (RTT) ợc tổng hợp b ng h ơng trình

Tcptrace [7] phổ biến.

Dựa trên mơ hình mạng thực tế, h ng tơi ề xu t ba ngữ cảnh ợ kh i áo ể phân
tích v ánh giá ăng thông tổng hợp khác nhau củ môi tr ờng MPTCP.

<b>A. Ngữ cảnh 1 </b>

192.168.2.0

192.168.3.0

Server Client

<i><b>Hình 2. Ngữ cảnh kết nối giữa các máy tính trong mạng Ethernet </b></i>

Trong ngữ cảnh này, có 2 PC kết nối trực tiếp v i nhau thông qua 2 cáp ethernet. V i 2
interface Ethernet có cùng thu c tính v i nhau, chúng tơi mong chờ MPTCP sẽ có throuhput
g p ơi so v i giao thức TCP.

<b>B. Ngữ cảnh 2 </b>

192.168.2.0

Server 192.168.1.0 Client

AP

192.168.1.0

<i><b>Hình 3. Ngữ cảnh 2 kết nối với thiết bị không dây </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

nh u tr n h i ờng khá nh u ể tổng throughput thì khơng tệ hơn so v i throughput ạt
ợc khi g i dữ liệu v i ờng TCP thông qu ờng Ethernet tốt nh t.

<b>C. Ngữ cảnh 3 </b>

Switch

10.20.21.0

AP

Server

Client
10.20.21.0

10.20.26.0 10.20.26.0

<i><b>Hình 4. Ngữ cảnh 3 mô phỏng mạng Ethernet LAN và Wi-Fi LAN </b></i>

Trong ngữ cảnh này, card giao tiếp mạng Ethernet và WiFi của mỗi l ptop ợc kết nối
v i nhau thông qua mạng cục b và mạng WiFi củ T nh iều h nh Đại học Quốc gia
thành phố Hồ Chí Minh (Viet Nam National University). Việ ánh giá hiệu su t ợc thực
hiện ở những thời iểm khá nh u trong ng y ể th y ợc MPTCP s dụng nhiều ờng
khá nh u trong iều kiện khác nhau của mạng n i b .

<b>4. Phân tích hiệu suất làm việc </b>
<b>4.1.Ngữ cảnh 1 </b>

Trong ngữ cảnh này, chúng tôi s dụng Iperf ể g i 100 MB dữ liệu tr n ờng ơn
TCP và MPTCP v i 2 cáp Ethernet 100 Mbps. Thực hiện 3 lần test - xem biểu ồ ở hình 5.
Throughput của MPCTP thì b ng g p ôi throughput ủ ờng ơn TCP Throughput ủa
từng ờng con hầu nh l giống v i throughput thu ợc từ ờng ơn TCP, trong tải
trọng ợc chia sẻ khá ều giữ h i ờng và thời gian truyền ợc giảm m t n a.

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<i><b>Hình 6. Tải trọng chia sẻ và thời gian truyền trong ngữ cảnh 1. </b></i>

Chi tiết ồ họa về throughput trên mỗi ờng con trong lần ánh giá ầu ti n ợc thể
hiện ở hình 7 và 8.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<i><b>Hình 8. Sơ đồ throughput của đường con thứ hai </b></i>

Chúng ta có thể th y r ng tổng throughput o ợc trong ngữ cảnh 1 g p ôi so v i
ờng ơn TCP do 2 ờng Ethernet có cùng tốt v ùng dài dây d n ũng nh ùng
thu c tính. Bởi vì khơng có cách trực tiếp ể xá nh tắc nghẽn của việc truyền tải TCP,dữ
liệu không ợc thừa nhận ợc s dụng ể c tínhtắc nghẽn[7]. Số liệu thống kêtắc nghẽn
n c tínhcho th ycác tắc nghẽncủahai ờng conl hơi khá nh u(hình 9).Số liệu thống
k tr nRTT otr nh i ờngcon cho th yh i on ờng gần nh ùng m tRTTl khơng áng
kể (~0ms).

<i><b>Hình 9. Tắc nghẽn trên 2 đường con (ngữ cảnh 1) </b></i>

<b>4.2.Ngữ cảnh 2 </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<i><b>Hình 10. Trạng thái throughput của ngữ cảnh 2 </b></i>

<i><b>Hình 11. </b><b>Chia tải vàsố liệu thống kêthời gian truyền</b><b> của ngữ cảnh 2 </b></i>

Chi tiết sơ ồ throughput củ ờng on ợc thể hiện trên hình 12 và 13

</div>

<!--links-->