Výkon MultiPath TCP protokolu na OpenWRT

Abstract

Multipath TCP (MPTCP) je pokročilým rozšířením stávajícího TCP protokolu, které dokáže nabídnout více než standardní varianta. Transmission Control Protocol (TCP) je dosud nejrozšířenější metodou pro spolehlivou komunikaci přes rozsáhlé sítě. V současné době je protokol TCP omezen na komunikaci pouze jedinou originální cestou mezi zdrojem a cílem, i když je v dané chvíli k dispozici více alternativních cest. TCP nepodporuje multi homing. Tato vlastnost omezuje maximální možný datový tok, protože nelze využívat více linek najednou. MPTCP pomáhá překonat tento nedostatek. Protokol umožňuje rozdělit komunikaci do několika nezávislých TCP spojení a každé z nich může využívat jednu alternativní cestu k cíli komunikace. Díky tomu dokáže MPTCP zvýšit rychlost připojení, rovnoměrně rozdělovat zátěž mezi několik různých připojení k internetu a zároveň pomáhá udržet spojení i v případě výpadku některé z linek. V této práci budou vysvětleny rozdíly mezi MPTCP a TCP protokoly a zároveň jak MPTCP funguje. Dále bude podrobněji vysvětlen způsob jak zkompilovat linuxové jádro s podporou MPTCP v kombinaci se Shadowsocks pro operační systém LEDE. V další části práce bude navržena sada experimentů, které otestují vlastnosti MPTCP z hlediska datové propustnosti, přenosu velkých bloků dat, reakce na zvýšené komunikační zpoždění a reakce na zvýšenou ztrátovost komunikační linky. Hlavním cílem práce je analyzovat a vyhodnotit výkonnost MPTCP oproti TCP v operačním systému OpenWRT.

Multipath TCP (MPTCP) is an advanced development of TCP/IP network which has better features when compared to TCP. Transmission Control Protocol (TCP) is the so far widely used method for data transfer and communication over network. Currently, TCP communication is limited to a single path which means no matter how many paths are available, data is transmitted only through single path at once from the source to the destination. TCP does not support multi homing. This feature restricts the use of bandwidth over the network. MPTCP is an evolution of TCP that supports multi homing which transmits data over multiple paths. Data transfer over multiple paths is achieved by distributing data over several TCP subows. Therefore, MPTCP provides better throughput, load balancing among available paths and better handling of network failure. In this thesis, I explain about the dierence between TCP and MPTCP, and how MPTCP works. I also explained in detail about MPTCP enabled Kernel patch along with Shadowsocks in LEDE (OpenWrt). Various experiments are carried out based on bandwidth, delay, loss and bulk data transfer to analyze the performance of MPTCP over TCP. The main goal of this thesis is to identify the performance analysis of MPTCP over normal TCP connection in OpenWRT.