reliable file transfer udp

UDP fiable

Deux protocoles de transport utilisés pour transférer des fichiers incluent : TCP et UDP. UDP est un protocole peu fiable alors que TCP assure la fiabilité, le contrôle de flux et le contrôle de la congestion, mais il comporte une phase d'établissement de connexion explicite, que certaines applications peuvent ne pas trouver souhaitable. Le but de ce projet est de concevoir et d'implémenter une application de transfert de fichiers possédant toutes les bonnes fonctionnalités de TCP sans la phase d'établissement de connexion.

Caractéristiques

Conception du format d'en-tête

Le serveur et le client UDP utilisent le format d'en-tête suivant :

• Numéro de séquence : il s'agit du numéro de séquence de 32 bits du segment à envoyer.
• Numéro d'accusé de réception : Il s'agit du numéro d'accusé de réception de 32 bits pour le segment correctement reçu.
• Indicateur Ack : Il s'agit de l'indicateur Ack de 8 bits qui est défini sur 1 lorsqu'un accusé de réception est envoyé et défini sur 0 lorsque des données sont envoyées.
• Données : Il s’agit d’un champ de données de 1 450 octets utilisé pour stocker les données du fichier. Ce champ n'est pas utilisé en cas d'envoi d'un accusé de réception.

Algorithme de fenêtre coulissante

Le serveur reçoit la demande de fichier du client. Il extrait le nom du fichier de la requête et récupère le contenu du fichier dans un tampon. Il segmente ensuite le fichier en morceaux d'une taille de 1 450 octets, comme le prend en charge l'en-tête.

Il y a deux tailles de fenêtres à considérer :

1. Fenêtre de congestion : nombre d'octets que le serveur peut envoyer sans encombrer les routeurs au milieu du chemin réseau.
2. Fenêtre annoncée : nombre d'octets que le client peut recevoir sans avoir besoin d'envoyer un accusé de réception. Il est décidé hors ligne entre le serveur et le client et accepté comme argument de ligne de commande dans ce projet.

Le serveur commence à envoyer des segments de fichiers jusqu'à ce que la taille minimale de la fenêtre de congestion et la taille de la fenêtre annoncée soient atteintes. Après avoir envoyé tous les segments dans une fenêtre, il attend de recevoir un accusé de réception. Lorsqu'un accusé de réception est reçu pour un numéro de séquence inférieur au prochain numéro de séquence à envoyer, cela signifie qu'un segment précédent n'a pas été correctement reçu et le serveur accepte les 3 accusés de réception en double du client. Il définit ensuite le numéro de séquence suivant en fonction de l'accusé de réception reçu. Après avoir reçu l'accusé de réception cumulé, il continue l'envoi des segments dans la fenêtre suivante. Lorsque des accusés de réception en double sont reçus, le serveur commence à envoyer des segments du paquet qui n'a pas été correctement reçu.

Retransmission adaptative

Implémentation de l'algorithme de Jacobson/Karel pour estimer le temps d'aller-retour (RTT) pour les paquets à recevoir par le client et l'accusé de réception reçu par le serveur. Si le serveur n'obtient pas d'accusé de réception dans RTT, il retransmettra à nouveau ces paquets.

Pseudo-code :

 Estimated_RTT = (1-α) Estimated RTT + (α) Sample_RTT
In the original TCP Specification, α=.0125

Jacobson/Karels included a variation component to the calculation for the Estimated_RTT
Estimated_RTT = Estimated_RTT + δ (Sample_RTT-Estimated_RTT) 
Deviation = Deviation + δ (|Sample_RTT- Estimated_RTT|- Deviation) 
Timeout = μ * Estimated_RTT + φ * Deviation
Typically φ=4, μ = 1, δ is between 0 and 1

Contrôle des embouteillages

Le serveur commence par envoyer 1 segment. S’ensuit alors 2 phases de contrôle de congestion :

1. Démarrage lent : la taille du segment augmente de façon exponentielle jusqu'à ce qu'il soit correctement reconnu par le récepteur dans le délai imparti et que la taille de la fenêtre de congestion soit inférieure au ssthresh qui est défini sur 64 000 octets.

2. Évitement de la congestion : lorsque la taille de la fenêtre de congestion devient supérieure ou égale à ssthresh, la taille de la fenêtre de congestion est augmentée linéairement de 1 taille de segment.

Timeout : Il est calculé à l'aide de l'algorithme de Jacobson/Karel donné ci-dessus. Lorsqu'un délai d'attente se produit, le ssthresh est défini sur la moitié de la valeur de la fenêtre de congestion et la fenêtre de congestion est réinitialisée à 1 taille de segment.

Exécuter le code

Création et configuration de machines virtuelles

 vagrant up

Cela démarrera à la fois le serveur et les machines clientes

SSH dans les machines virtuelles

 vagrant ssh reliableUDPServer
vagrant ssh reliableUDPClient

Compiler le code

 make

Pour exécuter un serveur UDP fiable :

./Server port advertised_window

Le serveur accepte les arguments de ligne de commande suivants :

port : numéro de port à utiliser pour la communication

publiced_window : le nombre d'octets que le serveur est autorisé à envoyer avant d'attendre un accusé de réception

Pour exécuter un client UDP fiable :

./Client server_host_name port file_name advertised_window

Le client accepte les arguments de ligne de commande suivants :

port etadverted_window : identiques à ceux du serveur

server_host_name : nom d'hôte du serveur

file_name : le nom du fichier demandé par le client

Une fois le code exécuté avec succès, vous trouverez le fichier demandé par le client dans le dossier ReliableUDPClient.

Captures d'écran

Références

Approche de mise en réseau informatique de haut en bas