• Journal of Communications and Networks
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• 제4권2호
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• pp.148-157
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• 2002

This paper investigates schemes to improve TCP performance in multipath forwarding networks. In multipath routing, packets to the same destination are sent to multiple next-hops in either packet-level or flow-level forwarding mode. Effective bandwidth is increased since we can utilize unused capacity of multiple paths to the destination. In packet-level multipath forwarding networks, TCP performance may not be enhanced due to frequent out-of-order segment arrivals at the receiver because of different delays among paths. To overcome this problem, we propose simple TCP modifications. At the sender, the fast retransmission threshold is adjusted taking the number of paths into consideration. At the receiver, the delayed acknowledgment scheme is modified such that an acknowledgment for an out-of-order segment arrival is delayed in the same way for the in-order one. The number of unnecessary retransmissions and congestion window reductions is diminished, which is verified by extensive simulations. In flow-level multipath forwarding networks, hashing is used at routers to select outgoing link of a packet. Here, we show by simulations that TCP performance is increased in proportion to the number of paths regardless of delay differences.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권1호
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• pp.70-77
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• 2015

본 논문에서는 TCP와 병목 링크(bottleneck link)를 공유하는 MPTCP(Multipath TCP)의 성능을 실험을 통해서 측정하고 결과를 제시하였다. 실험을 통해서 MPTCP의 공정성(fairness)과 성능은 지연, 패킷 손실 등과 같은 전체 네트워크의 조건에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 이상적인 일반적인 네트워크 조건에서 MPTCP는 TCP보다 상대적으로 성능이 높아서 TCP와 불공정(unfair) 하지만, 네트워크의 지연이 증가하고 패킷 손실이 증가함에 따라 처리율(throughput)이 감소하며 TCP보다도 처리율이 감소하는 것을 알 수 있었다.

• 정보와 통신
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• 제31권9호
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• pp.9-16
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• 2014

인터넷의 핵심 프로토콜인 TCP의 성능을 획기적으로 개선시키기 위해 다수의 경로/인터페이스를 동시에 사용하는 Multipath TCP (MPTCP) 가 표준화되었다. 본고에서는 MPTCP에 대한 최신 표준화 동향과 연구개발 동향을 살펴보고 이를 통해 MPTCP와 관련된 향후 연구 이슈를 파악해 보도록 한다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제5권6호
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• pp.445-453
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• 2016

Fixed robust routing is attracting attention as routing that achieves high robustness against changes in traffic patterns without conducting traffic measurement and performing dynamic route changes. Fixed robust routing minimizes the worst-case maximum link load by distributing traffic of every source-destination (s-d) router pair onto multiple candidate paths (multipath routing). Multipath routing, however, can result in performance degradation of Transmission Control Protocol (TCP) because of frequent out-of-order packet arrivals. In this paper, we first investigate the influence of multipath routing on TCP performance under fixed robust routing with a simulation using ns-2. The simulation results clarify that TCP throughput greatly degrades with multipath routing. We next propose a candidate path selection method to improve TCP throughput while suppressing the worst-case maximum link load to less than the allowed level under fixed robust routing. The method selects a single candidate path for each of a predetermined ratio of s-d router pairs in order to avoid TCP performance degradation, and it selects multiple candidate paths for each of the other router pairs in order to suppress the worst-case maximum link load. Numerical examples show that, provided the worst-case maximum link load is less than 1.0, our proposed method achieves about six times the TCP throughput as the original fixed robust routing.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.448-450
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• 2019

Multipath TCP (MPTCP)는 다수의 인터페이스를 동시에 사용하여 유한한 네트워크 자원을 최대한 활용하고자 표준화된 전송 계층 프로토콜이다. 각 경로의 특성이 같을 경우 기존 단일 TCP보다 안정성과 대역폭활용 측면에서 장점이 있지만 경로 특성이 상이할 경우 단일 TCP보다 성능이 낮아지는 현상을 볼 수 있다. 이는 여러 가지 복합적인 이유가 있지만 가장 큰 영향을 미치는 문제는 지연시간을 급격히 증가시키는 버퍼블로트를 예로 들 수 있다. 본 논문에서는 지연시간을 급격히 증가 시키는 버퍼블로트로 인한 MPTCP 성능 저하를 개선한 알고리즘을 리눅스 기반의 테스트베드에 구현하고 기존 MPTCP 스케쥴러와 성능 비교를 진행하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권8호
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• pp.3900-3916
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• 2019

The modern mobile devices are typically equipped with multiple network interfaces, e.g., 4G LTE, Wi-Fi, Bluetooth, but the current implementation of TCP can support only a single path at the same time. The Multipath TCP (MPTCP) leverages the multipath feature and provides (i) robust connection by utilizing another interface if the current connection is lost and (ii) higher throughput than single path TCP by simultaneously leveraging multiple network paths. However, if the performance between the multiple paths are significantly diverse, the receiver may have to wait for packets from the slower path, causing reordering and buffering problems. To solve this problem, previous MPTCP schedulers mainly focused on predicting the latency of the path beforehand. Recent studies, however, have shown that the path latency varies by a large margin over time, thus the MPTCP scheduler may wrongly predict the path latency, causing performance degradation. In this paper, we propose a new MPTCP scheduler called, choose fastest subflow (CFS) scheduler to solve this problem. Rather than predicting the path latency, CFS utilizes the characteristics of these paths to reduce the overall flow completion time by redundantly sending the last part of the flow to both paths. We compare the performance through real testbed experiments that implements CFS. The experimental results on both synthetic packet generation and actual Web page requests, show that CFS consistently outperforms the previous proposals in all cases.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.1127-1136
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• 2017

무선 네트워크에서 TCP는 비트 에러에 인한 패킷 손실을 혼잡상태에 의한 손실로 오인하여 잦은 혼잡제어가 일어나 성능 저하가 발생한다. 이러한 성능 저하는 기존 TCP를 확장한 프로토콜인 MPTCP (Multipath TCP) 에서도 발생하며, MPTCP의 경우 다중 경로의 전체 성능이 저하되는 문제점도 발생한다. 따라서 본 논문에서는 무선 환경에서 MPTCP 성능 저하를 해결하기 위해 MPTCP 각 경로상의 대역폭을 측정하고 패킷 손실이 발생할 때 측정된 대역폭 만큼 혼잡 윈도우 크기를 줄이는 혼잡제어를 제안하였다. 그리고 제안한 혼잡제어를 리눅스커널에 구현 설치하고 무선 환경의 특성을 적용한 테스트베드와 실제 무선 네트워크에서 기존 MPTCP와 비교분석하였다. 실험결과 제안한 혼잡제어가 기존 MPTCP 혼잡제어보다 무선 환경에서 좋은 처리량 성능을 보여주었다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.131-140
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• 2017

Multipath TCP(MPTCP)는 다중 인터페이스를 이용하여 데이터를 동시에 전송하는 전송계층의 프로토콜이다. MPTCP는 비슷한 특성의 망을 사용하는 네트워크 환경에서는 기존 TCP에 비해 우월한 성능을 보이지만 이종 망을 사용하는 MPTCP의 다중경로 중 특정 경로에서 버퍼블로트 현상이 일어나게 되면 급격한 지연시간의 증가로 인해 느린 경로로 전송 된 패킷이 MPTCP 수신버퍼에 도착하지 않게 되어 다른 경로로 수신한 패킷이 수신버퍼에서 대기하는 Head-of-Line(HoL) blocking 현상을 초래하여 기존 TCP 대비 더욱 악화된 성능을 보이기도 한다. 따라서 본 논문에서는 이러한 버퍼블로트 문제를 해결하기 위해 Active Queue Management(AQM) 기법 중 Adaptive Random Early Detection(ARED), Controlled Delay(CoDel), Proportional Integral Controller Enhanced(PIE)를 네트워크에 적용하여 이종 망에서 MPTCP 성능 개선을 목표로 실험을 진행하였다. 성능 향상을 살펴보기 위해 Linux 기반의 유선 테스트베드를 구축하고 기존 드롭 테일과 AQM을 비교분석하여 AQM 기반의 TCP가 bufferbloat가 있는 다중경로 MPTCP의 성능을 향상시키는 것을 살펴보았다.

• 한국통신학회논문지
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• 제29권7B호
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• pp.660-666
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• 2004

처리율로 대표되는 전반적인 TCP의 성능은 패킷 손실이 발생했을 때 이를 복구하는 과정의 효율성에 의해 크게 좌우된다. 특히, 무선 링크를 통한 전송 과정에서의 비트 오류로 인해 발생하는 비 혼잡 패킷 손실은 TCP의 손실 복구 성능을 크게 저하시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 무선 채널에 존재하는 다중 경로 페이딩(multipath fading)에 의해서 상호 연관성을 가지고 연속적으로 발생하는 패킷 손실(correlated packet Losses)에 대해 TCP 손실 복구 과정의 성능을 모델링을 통해서 분석한다. Markov 프로세스를 이용한 분석 결과를 바탕으로 전체적인 패킷 손실 확률이 매우 낮더라도 패킷 손실의 연속성이 손실 복구 차원에서의 TCP의 성능을 크게 저하시킬 수 있음을 보인다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권2호
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• pp.28-37
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• 2017

Multipath TCP (MPTCP)는 다중 경로를 동시에 사용하여 전송효율과 안정성을 얻을 수 있는 4계층 프로토콜로 현재 IETF를 통해 표준화되어 사용되고 있다. MPTCP는 비슷한 특성의 다중 경로를 망에서 사용하는 경우 단일 TCP보다 좋은 성능을 얻을 수 있지만 특성이 다른 망에서 사용하는 경우 다중 경로 간 지연시간의 차이로 인해 다중경로간의 패킷 도착시간의 차이가 발생하여 수신버퍼에서 패킷을 reordering하는 문제가 발생한다. 이러한 패킷 reordering 문제로 인해 이종 망에서의 MPTCP는 단일 TCP를 사용하는 것보다 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 MPTCP 각 경로상의 지연시간을 측정하여 지연시간이 크게 증가하는 경로를 차단하여 수신버퍼의 패킷 reordering을 줄이고, 차단한 경로에 작은 크기의 복제 패킷을 보내어 지속적인 지연시간측정을 하여 해당 경로의 네트워크의 혼잡이 줄어들면 차단을 해제하는 지연경보 경로차단 스케줄링을 제안하였다. 제안한 스케줄링의 성능분석을 위해 리눅스커널에 제안한 스케줄링을 구현 설치하고 테스트베드를 구성하여 실험을 통해 제안 스케줄링이 이종 망에서 MPTCP의 성능저하를 감소시키는 것을 확인하였다.