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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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Normalisation4. Liaisons radio
L’émergence de nouvelles technologies réseau basées sur la transmission radio (réseaux cellulaires, WiFi, WiMAX, Bluetooth...) impose de nouveaux défis à TCP, d’une part à cause des phénomènes liés à la radio, et d’autre part du fait des handovers entre stations de base, qu’elles soient de la même technologie (handover horizontal) ou de technologies radio différentes (handover vertical). Dans le cas des réseaux sans fil sans infrastructure, ou réseaux ad hoc, ces problèmes sont aggravés par les changements de route inhérents à la nature de ces réseaux et des protocoles de routage utilisés.
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En effet, TCP a été conçu en tenant compte implicitement d’un contexte filaire, où la perte d’un paquet IP est généralement interprétée comme un problème de congestion. Ainsi, la performance du protocole se dégrade de façon significative lorsque les pertes de paquets ne sont pas principalement dues à la saturation du réseau. Des caractéristiques inhérentes aux réseaux sans fil – comme l’évanouissement du signal, le bruit électromagnétique ou la mobilité des terminaux – font que la probabilité de perte d’un paquet pour des raisons autres que la congestion soit relativement élevée. La perte d’un paquet étant prise à tort par un problème de congestion, un TCP standard va réagir en réduisant sa fenêtre de congestion et donc son débit, sans que cela ne soit nécessaire. De ce fait, le débit moyen efficace (throughput ) d’une connexion TCP dans un environnement sans fil peut être sensiblement inférieur à celui d’une connexion sur un réseau filaire, même si elles sont toutes les deux soumises aux mêmes conditions de pertes dues à la congestion.
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Les liaisons radio peuvent également avoir des capacités de transmission relativement faibles et variables dans le temps. Cette variation peut être une conséquence de la mobilité des terminaux.
Exempledans certains systèmes, la puissance d’émission de la station de base (et donc la capacité de transmission) varie en fonction de la distance du terminal à cette station.
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De plus, les réseaux sans fil présentent souvent des délais importants, et surtout des fluctuations de délai,...
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