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RÉSUMÉ
Le protocole TCP a été conçu au début des années 1980 dans un contexte de technologies réseau qui sont très différentes de celles d’aujourd’hui. Même si sa longévité témoigne de sa robustesse, des évolutions technologiques posent de sérieux problèmes de performance à TCP. Quelques problèmes de performance dus aux caractéristiques des liaisons et aux technologies des couches basses sont présentés ici, avec un aperçu des évolutions et modifications possibles de TCP. Plusieurs techniques sont toujours du domaine de la recherche ; et l’accent est mis essentiellement sur celles qui ont fait l’objet d’un RFC de type Experimental à l’IETF.
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David ROS : Maître de Conférences dans le Département RSM (Réseaux, Sécurité et Multimédia) à l’ENST (École Nationale Supérieure des Télécommunications) de Bretagne
INTRODUCTION
Le protocole TCP a été conçu au début des années 1980 dans un contexte de technologies réseau qui sont très différentes de celles d’aujourd’hui. Même si sa longévité témoigne de sa robustesse, des évolutions technologiques – comme l’augmentation des débits et le caractère hétérogène des réseaux d’aujourd’hui (liaisons sans fil, réseaux cellulaires, réseaux d’accès asymétriques…) – posent de sérieux problèmes de performance à TCP. TCP est capable de s’adapter à des conditions du réseau très diverses (en termes de bande passante disponible, délais, pertes…), mais c’est au prix de conséquences importantes sur le comportement du protocole.
L’étude et l’amélioration de TCP dans son ensemble étant un sujet trop vaste, l’objectif de ce dossier est de présenter quelques problèmes de performance dus aux caractéristiques des liaisons et aux technologies des couches basses. On donne également un aperçu des évolutions et modifications possibles de TCP, visant à pallier ces problèmes. Plusieurs techniques, illustrées ici, sont toujours du domaine de la recherche ; et l’accent est mis essentiellement sur celles qui ont fait l’objet d’un RFC de type Experimental à l’IETF.
Ce dossier vient en complément de deux autres : « Protocole de transport TCP » et « TCP : performance et évolution du protocole » du même auteur.
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Asymétrie dans la capacité des liaisons2. Impact des délais et des capacités de transmission
2.1 Produit capacité-délai (BDP)
Concernant l’utilisation de la capacité disponible des liaisons [34, section 3.1], le mécanisme de contrôle de flux basé sur une fenêtre glissante a un impact sur la performance de TCP : au fur et à mesure que la taille de la fenêtre efficace d’émission augmente, l’émetteur TCP va injecter de plus en plus de segments sans attendre la réception des ACK confirmant ces données, et ce, jusqu’à ce que la transmission se fasse sans interruption.
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Considérons un réseau idéalisé, composé d’un émetteur et d’un récepteur TCP reliés directement entre eux par une liaison unique, dont la capacité nette de transmission (i.e., vue au niveau TCP, avant encapsulation des données par les couches inférieures) est de C octets/s. La figure 1 illustre le comportement de l’émetteur pour deux valeurs différentes de la fenêtre. Intuitivement, on voit que l’émetteur doit disposer d’une fenêtre wnd telle que, pendant un RTT (temps d’aller et retour), il puisse continuer à envoyer des segments avant l’arrivée du premier ACK ; autrement dit :
![]()
( 1 )
avec :
- te :
- temps nécessaire pour transmettre un segment de taille MSS.
On définit la valeur « optimale » w opt de la fenêtre d’émission comme étant la valeur minimale de wnd telle que l’émetteur puisse transmettre de manière non interrompue.
En négligeant le temps d’émission te par rapport au temps d’aller-retour RTT, elle est donnée par :
w opt ≈ C · RTT( 2 )
( 1 )
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