Definition of new WAN paradigms enabled by smart measurements

Nowadays massive amounts of data are being moved over the Internet thanks to data-hungry applications, Big Data, and multimedia content. Combined with a reduction in cost and augmented reliability for high-speed broadband access, the whole Internet infrastructure is facing new challenges especially when information crosses long geographical distances. That is the case for Wide Area Networks (WANs), which are typically traversed in enterprises with multi-site deployments. When a connection is established between end-points that are geographically distant with high latency and high bandwidth, data is flowing over a so-called Long Fat Network. Currently, transport protocols in end-points are not able to exploit the resources of such links, notably the most common TCP implementations still stuffer from design flaws that limit their efficiency. More recent developments still suffer from low fairness in resource sharing and lack of global visibility. We identify SD-WAN as an SDN use-case that can enable new transport protocols adoption, improving traffic behavior over WANs, without the need to modify the end-points. In this thesis, we explore new approaches to network measurements that will enable both end-points and SD-WAN edge routers, to gain visibility over the end-to-end network status. Such additional visibility promotes the development of smarter control mechanisms for network traffic. The preliminary study carried on comprises TCP behavior over WANs and existing methodologies to control its traffic patterns and enforce rate throttling. We also identify a specific use case that poses challenges for WAN scenarios: the Split TCP connections in a Performance Enhancing Proxy (PEP). New control mechanisms to improve resource utilization and fairness are defined in this project. Specifically, we propose a new approach called Receive Window Modulation (RWM) that allows edge-routers to control the sending rate of a TCP connection by modifying the window advertised by the r
Hoy en día, Internet mueve cantidades considerables de datos debido a aplicaciones que requieren muchos datos (Big Data). En combinación con una reducción en los costes y un aumento en la fiabilidad de los enlaces de acceso a banda ancha, la infraestructura de Internet tiene que hacer frente a nuevos retos, especialmente cuando la información tiene que atravesar grandes distancias geográficas. Esto es el caso de las Redes de Area Extendida (WANs), que típicamente forman parte de la infraestructura de empresas con distintas sedes y oficinas. Hoy en día, los protocoles de transporto en los puntos finales no son capaces de explotar los recursos de las WANs, las mas comunes siendo implementaciones de TCP, las cuales todavía sufren de fallos en sus diseños que limitan la eficiencia. Desarrollos TCP recientes todavía no garantizan una repartición equitativa de los recursos de red y faltan de visibilidad global. Identificamos SD-WAN como un caso de uso el cual puede facilitar la adopción de nuevos protocoles de transporte, mejorando el comportamiento del trafico de red sobre WANs, sin la necesidad de modificar los puntos finales. En esta tesis exploramos nuevas propuestas en el campo de las medidas de red, las cuales permiten tanto a puntos finales como a router de borde, de ganar visibilidad sobre el estado de la red. Dicha visibilidad añadida permite el desarrollo de mecanismos de control del trafico de red mas inteligentes. Identificamos un caso de uso especifico que pone retos en los escenarios WAN: las conexiones Split TCP en el caso de un Performance Enhancing Proxy (PEP). En el proyecto vienen definidos nuevos mecanismos que mejoran la explotación y repartición de los recursos de red. En concreto, proponemos un nuevo esquema llamado Receive Window Modulation (RWM), que permite a los routers de borde controlar la ratio de envío de una conexión TCP modificando la ventana de recepción declarada por el recibidor. Probamos que dicho controlador puede mejorar la eficienci
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