Flow-level stochastic analysis and fluid modelling of TCP/IP networks

• Auteur / Autrice : Giovanna Carofiglio
• Direction : François Baccelli, Marco Ajmone Marsan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et réseaux
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENST en cotutelle avec Politecnico di Torino

Mots clés

Mots clés contrôlés

Équations aux dérivées partielles

Modèles mathématiques

TCP/IP (protocole de réseaux d'ordinateurs)

Résumé

Plus de trente ans après sa spécification, le Transmission Control Protocol (TCP) motive encore de la recherche autour de lui. Cette thèse porte sur la modélisation analytique du protocole TCP dans les réseaux IP. Au coeur de cette représentation est, en fait, la notion d’une connexion TCP comme un flux de données continu dans l’espace et dans le temps. L’abstraction du niveau paquet au niveau flux est à la base de l’application de modèles fluides à la représentation dynamique du protocole TCP et c’est le substrat commun de la thèse. Elle implique une caractérisation de la dynamique du système en termes de equations aux dérivées partielles. La contribution de la thèse est double et elle se traduit par l’organisation de la thèse en deux parties principales. La première partie de la thèse étudie les modèles à flux unique et se focalise sur l’interaction microscopique des flux TCP en série. La deuxième partie de la thèse adopte une perspective macroscopique en décrivant la dynamique d’un grand nombre de flux TCP. Si la première partie de la thèse se concentre sur l’abstraction de paquet a flux lors de l’examen de quelques connexions TCP, ici nous avons egalement fait abstraction du flux TCP particulier dans la classe de flux TCP qui partagent le même chemin a travers le réseau.

More than thirty years after its specification, the Transmission Control Protocol (TCP) still motivates research around it. This dissertation focuses on the analytical modelling of TCP/IP networks at flow level. At the heart of this representation, indeed, is the notion of a TCP connection as a stream of data, continuous in space and in time, and not as a discrete sequence of packets, as in reality. The packet-to-flow abstraction is at the basis of the application of fluid models to the representation of TCP dynamics and it is the common susbstrate of the thesis. The contribution of the thesis is twofold and it is reflected by the organization of the thesis in two main parts. The first part of the thesis focuses of the model of a “single flow” and studies the microscopic interaction of TCP flows in series. The second part of the thesis adopts a macroscopic perspective in describing the dynamics of a large population of TCP flows. If the first part of the thesis lies on the abstraction from packets to flow dynamics when looking at a few TCP connections, here we also abstract the single TCP flow into the class of TCP flows sharing the same path through the network. .