Giải pháp handover liên mạng sử dụng giao thức mSCTP

1
Giải pháp handover liên mạng
sử dụng giao thức mSCTP
GVHD: TS. Nguyễn Minh Hoàng
SVTH : Trần Công Khanh
MSSV : 40701076
Mục tiêu của đề tài:
2

Xây dựng một giải pháp quản lý handover liên mạng sử
dụng giao thức mSCTP để ứng dụng trong thông tin di
động.
(mSCTP: mobile Stream Control Transmission Protocol)
Giải pháp đề nghị:

Dùng giao thức mSCTP quản lý handover liên mạng.

Dùng thuật toán tìm kiếm CHORD quản lý định vị.
3
Giao thức SCTP
4

Đặc điểm:

Được IETF SIGTRAN phát hành và
chuẩn hóa năm 2000 để thay thế TCP.

Giao thức lớp Transport, truyền dữ liệu
tốc độ cao, an toàn, thời gian thực định
hướng bảng tin qua mạng IP.


Cấu hình đa diện, đa địa chỉ IP hỗ trợ
handover liên mạng.
IP
Network
IPv4/IPv6
Application
Link Layer
UDP TCP SCTP
Physical Layer

Ứng dụng:

Truyền dữ liệu trong các mạng IP.

Hỗ trợ handover liên mạng trong thông tin di động.
5
So sánh đặc điểm SCTP, TCP, UDP
Dịch vụ/ Đặc điểm SCTP TCP UDP
Định hướng kết nối Có Có Không
Phân phát dữ liệu yêu cầu Có Có Không
Phân phát dữ liệu không theo yêu cầu Có Không Có
Kiểm soát lưu lượng Có Có Không
Kiểm soát nghẽn Có Có Không
ACKS chọn lọc Có Tùy Không
bảo toàn giới hạn bảng tin Có Không Có
Multistreaming Có Không Không
Multihoming Có Không Không
Bảo vệ chống lại sự tấn công DOS Có Không không
Half closed connection Có Có không
Kiểm tra khả năng tìm kiếm Có Có Không

Khối SCTP
6
N khối dữ liệu hoặc
khối điều khuyển
32 bit
checksum
32 bit xác
thực
Địa chỉ IP
nguồn
Địa chỉ IP
đích
12 byte header
Đặc tính Multihoming : hỗ trợ vertical handover
77
Application
SCTP
IP
IP1IP2
s1 s2
s3
192.168.1.1192.168.3.2
Application
SCTP
IP
IP2IP1
s1 s2
s3
192.168.6.1192.168.2.4
7:3

4:2
1:1
8:3
5:2
2:1
9:3
6:2
3:1
Kết nối
Đường truyền phụ
Đường truyền chính
buffer buffer
8
Đặc tính Multistreaming : tốc độ truyền cao, không
mất gói, đáp ứng thời gian thực.
88
Application
SCTP
IP
Application
SCTP
IP
Kết nối
Mạng A
Mạng B
7:3 4:2 1:1
8:3 5:2 2:1
9:3 6:2 3:1
2.5
Dynamic Address Reconfiguration (DAR)


Hỗ trợ SCTP trao đổi địa chỉ IP khi handover liên mạng.

Giao thức SCTP + DAR => mobile SCTP (mSCTP).

3 tham số mới: Add-IP, Delete-IP, Set-primary-IP.
9
162.168.3.2
162.168.2.2
162.168.3.2
162.168.2.2
162.168.2.2
Mô phỏng SCTP:

mô phỏng bằng chương trình
NS2 trong 60s. Handover tại
giây 30.

Số gói truyền: 18740 gói

Tốc độ truyền: 3.66Mbps.

Thời gian handover: 122.56ms.

Chuyển giao diện: 3ms.

Tỉ lệ mất gói handover: 0%.

Tỉ lệ mất gói toàn bộ quá trình
truyền: 0.01%.

10
11
Thuật toán tìm kiếm
CHORD
CHORD
12

Một hệ thống tìm kiếm P2P.

Dùng consistent hashing (SHA-1) ánh xạ Key (từ khóa dữ liệu)
vào các Node (Peer).

Cặp (Key, Value).

Ứng dụng: định vị Key trong các Node.

Đặc điểm:

Căng bằng tải.

Phi tập trung.

Có thể mở rộng.

Có thể sẵn sàng.
Mạng CHORD 16 Node
Chức năng Consistent hashing

Sử dụng hàm băm SHA-1 (tạo ra m bit Identifier, thường 160
bit) .


Hai tham số: Node Identifier và Key Identifier.

Identifier (Node) = Hash (IP, Port).

Identifier (Key) = Hash (Key).
Vd: 3752ac235a888e2b938f9c2f77ef7236d261f39 = h (162.168.2.2 : 2997)

Không gian Identifier m bit: 2
m
Identifier Node tạo Identifier
Circle.

Key k : được lưu tại Node có Indentifier Node bằng hoặc sau
Identifier của Key k theo chiều kim đồng hồ trên Identifier Circle.

Succssor(k): Node lưu Key k.

Predecessor(k): Node có Identifier Node đứng trước Key k trên
Circle Identifier.
13
14
6
1
2
6
0
4
26
5

1
3
7
2
Identifier
circle
Identifier
Node
X
Key
successor(1) = 1
successor(2) = 3
successor(6) = 0
Successor và Predecessor:
Mạng CHORD có m = 3
predecessor(5) = 2
Quá trình node tham gia và rời khỏi mạng.

Khi Node n tham gia vào mạng, các Key tại Successor (n) sẽ
được chuyển về Node n.

Khi Node n rời khỏi mạng, các Key của nó sẽ được chuyển tới
Successor (n).
15
0
4
26
5
1
3

7
key
1
key
2
key
key
7
5
N6 tham gia
vào mạng
N1 rời khỏi
mạng
Bảng Finger Table : lưu các Identifier và các Successor
của chúng.
16
0
4
26
5
1
3
7
1
2
4
1
3
0
finger table

start succ.
key
1
2
3
5
3
3
0
finger table
start succ.
keys
2
4
5
7
0
0
0
finger table
start succ.
key
6
0+2
0
0+2
1
0+2
2
For.

1+2
0
1+2
1
1+2
2
For.
3+2
0
3+2
1
3+2
2
For.
Successor (0)
Quá trình truy vấn Key: trả về các Value liên kết với
Key đó.
17
N0
N5
N7
N10
N14
N22
N27
N35
N36
N54
N49
K39

N39
V1
Tìm K39
V1
Mô phỏng CHORD
18
Chương trình Overlay Weaver
Số Node 50-400
Thuật toán tìm kiếm CHORD
Loại tìm kiếm Iterative
Giao thức lớp truyền UDP
cặp (Key-Value)
IP1: 1 Value
IP2: 1 Value
IP3: 1 Value
IP4: 1 Value
Thuật toán băm SHA-1
Mạng có 4OO Node
Tỉ lệ truy vấn Key khi mạng tăng kích thước
19

Tỉ lệ thành công: từ 100% xuống 96%.

Tỉ lệ trung bình: 99.3%.

Tỉ lệ thấp nhất: 96%.
Truy vấn Key khi mạng tăng kích thước
Tỉ lệ truy vấn Key khi mạng giảm kích thước
20
Truy vấn Key khi mạng giảm kích thước


Tỉ lệ thành công: từ 100% xuống 76%.

Tỉ lệ trung bình: 96.4%.

Tỉ lệ thấp nhất: 76%.
21
Tỉ lệ truy vấn Key trên mạng Planet Lab
Planet Lab: thí nghiệm các thuật
toán trên Internet.
Mỗi Node là 1 phòng thí nghiệm.
Đường truyền dữ liệu cơ bản.
22
Quản lý handover liên
mạng sử dụng mSCTP
Ý tưởng:
Dùng mSCTP để quản lý handover và CHORD để quản
lý định vị (cung cấp địa chỉ IP).
23
Identifier Circle
UID, TL
Các Node trong mạng: lưu 1 cặp (UID, TL)

2 loại Node: CHORD Node và Boostrap Node.

UID (Unique Identifier) = hash (Tên. Dịch Vụ.ID).
Ví dụ: Khanh.mobile.0936476916

TL (Temprature Locator) = hash (TL).


Identifier Node = hash (TL, Port).
24
Xắp xếp Node trong mạng
MN tham gia vào mạng:
25
Identifier Circle
UID, TL
DHCP
server
Bootstrap Node
Bootstrap Node
CHORD Node
TL
TL
UID
UID
BN