Journal of KIISE:Information Networking (한국정보과학회논문지:정보통신)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지

A New Congestion Control Algorithm for Improving Fairness in TCP Vegas

TCP Vegas에서 공정성 향상을 위한 혼잡제어 알고리즘

  • 이선헌 (광운대학교 전자통신공학과) ;
  • 송병훈 (전자부품연구원 지능형정보시스템 연구센터) ;
  • 정광수 (광운대학교 전자공학부)
  • Published : 2005.10.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

An important factor influencing the robustness of the Internet is the end-to-end TCP congestion control. However, the congestion control scheme of TCP Reno, the most popular TCP version on the Internet, employs passive congestion indication. It makes the network congestion worse. Brakmo and Peterson proposed a congestion control algorithm, TCP Vegas, by modifying the congestion avoidance scheme of TCP Reno. Many studies indicate that Vegas is able to achieve better throughput and higher stability than Reno. But there are three unfairness problems in Vegas. These problems hinder the spread of Vegas in the current Internet. In this paper, in order to solve these unfairness problems, we propose a new congestion control algorithm called TCP NewVegas. The proposed NewVegas is able to solve these unfairness problems effectively by using the variation of the number of queued packets in a bottleneck router. To evaluate the proposed approach, we compare the performance among NewVegas, Reno and Vegas. Through the simulation, NewVegas is shown to be able to achieve throughput and better fairness than Vegas.

인터넷의 안정성에 영향을 미치는 요소로 종단간에 이루어지는 TCP 혼잡제어가 있다. 현재 인터넷의 주요 TCP 버전인 Reno가 사용하는 수동적인 혼잡제어 방법은 네트워크의 혼잡을 심화시키는 원인이 된다. 그러나 이러한 Reno의 문제점을 개선하기 위해 제안된 Vegas는 Reno에 비해 우수한 성능을 가짐이 이전의 관련 연구에서 증명되었음에도 불구하고 세 가지 심각한 불공정성 문제를 가지고 있기 때문에 범용적으로 사용되지 못하고 있다. 본 논문에서는 이러한 Vegas의 문제점을 보완하기 위해서 기존의 Vegas 혼잡제어 알고리즘을 개선한 새로운 TCP NewVegas 혼잡제어 알고리즘을 제안한다. 제안한 NewVegas는 병목구간 라우터에서 큐잉되는 패킷의 편차를 사용하여 기존 Vegas의 불공정성 문제를 효과적으로 해결한다. 제안한 알고리즘의 성능을 검증하기 위해 NewVegas와 Reno 및 기존의 Vegas를 비교하는 실험을 수행하였다. 실험 결과를 통해서 제안한 NewVegas가 기존 Vegas의 혼잡제어 방법에 비해 우수한 성능을 보일 뿐만 아니라, Vegas의 불공정성 문제도 크게 개선되었음을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. K. Fall and S. Floyd, 'Simulation-based Comparisons of Tahoe, Reno, and SACK TCP,' Proceeding of ACM SIGCOMM '96, pp. 5-21, July 1996 https://doi.org/10.1145/235160.235162
  2. V. Jacobson and M. Karels, 'Congestion Avoidance and Control,' Proceeding of ACM SIGCOMM '88, pp. 314-319, August 1988 https://doi.org/10.1145/52324.52356
  3. V. Jacobson, 'Modified TCP Congestion A voidance Algorithm,' LBNL Technical Report, April 1990
  4. L. Brakmo, S. O'Malley and L. Peterson, 'TCP Vegas: New Techniques for Congestion Detection and Avoidance,' Proceeding of ACM SIGCOMM '94, pp. 24-35, August 1994 https://doi.org/10.1145/190314.190317
  5. L. Brakmo and L. Peterson, 'TCP Vegas: End-to-end Congestion Avoidance on a Global Internet,' IEEE Communication, pp. 1465-1480, October 1995 https://doi.org/10.1109/49.464716
  6. J. Mo, R. La and J. Walrand, 'Analysis and Comparison of TCP Reno and TCP Vegas,' Proceeding of IEEE INFOCOM '99, pp. 1556-1563, March 1999 https://doi.org/10.1109/INFCOM.1999.752178
  7. A. Vendictis and A. Baiocchi, 'Modeling a Mixed TCP Reno and TCP Vegas Scenario,' Proceeding of IFIP 2002, pp. 612-623, May 2002 https://doi.org/10.1007/3-540-47906-6_49
  8. T. Bonald, 'Comparison of TCP Reno and The Vegas: Efficiency and Fairness,' Proceeding of Elsevier Science Publisher B. V., pp. 307-332, August 1999 https://doi.org/10.1016/S0166-5316(99)00037-1
  9. O. Hellal and E. Altman, 'Analysis of TCP Vegas and TCP Reno,' Proceeding of ICC '97, pp. 495-499, June 1997 https://doi.org/10.1109/ICC.1997.605357
  10. Y. Lai, 'Improving the Performance of TCP Vegas in a Heterogeneous Environment,' Proceeding of ICPADS 2001, pp, 581-587, June 2001 https://doi.org/10.1109/ICPADS.2001.934869
  11. T. Henderson and E Sahouria, 'On Improving the Fairness of TCP Congestion Avoidance,' Proceeding of IEEE GLOBECOM '98, pp. 539-544, November 1998 https://doi.org/10.1109/GLOCOM.1998.775786
  12. G. Hasegawa, M. Murata and H. Miyahara, 'Fairness and Stability of Congestion Control Mechanisms of TCP,' Proceeding of IEEE INFOCOM '99, pp, 1329-1336, March 1999
  13. W. Feng and S. Vanichpun, 'Enabling Compatibility Between TCP Reno and TCP Vegas,' IEEE SAINT 2003, pp. 301-308, January 2003
  14. U. Hengartner, J. Bolliger and Th. Gross, 'TCP Vegas Revisited,' Proceeding of IEEE INFOCOM 2000, pp. 1546-1555, March 2000 https://doi.org/10.1109/INFCOM.2000.832553
  15. M. Oh, B. Song and K. Chung, 'TCP PowerVegas: A Study on the Fairness Improvement of TCP Vegas,' JCCI 2003, pp, VIII-B-4.1 -4, May 2003
  16. 오민철, 송병훈, 정광수, 'TCP Vegas의 공정성 향상을 위한 혼잡 제어 알고리즘', 한국정보과학회 논문지, 제 31 권 3 호, pp. 269-279, 2004
  17. G. Hasegawa, K. Kurata and M. Murata, 'Analysis and Improvement of Fairness between TCP Reno and Vegas for Deployment of TCP Vegas to the Internet,' Proceeding of IEEE ICNP 2000, November 2000
  18. K. Srijith, L. Jacob and A. Ananda, 'TCP Vegas-A: Solving the Fairness and Rerouting Issues of TCP Vegas,' Proceeding of IEEE IPCCC 2003, April 2003
  19. The Network Simulator ns-2, http://www.isi.edu/nanam/ns/