Untersuchung von QUIC und Multi-Path-TCP mit Satelliten und DSL-Verbindungen

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Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Einführung und Installation von aktuellen QUIC und HTTP/3-Protokollen in das Testbed sowie die detaillierte Untersuchung der Wegeleitung von Datenverkehr – vor allem auf Protokollebene. KurzbeschreibungDas Schweizer Fernmeldegesetz verlangt seit dem 01.01.2020 eine flächendeckende Internet-Grundversorgung von mindestens 10 Mbit/s. Ab dem 01.01.2024 erhöht sich diese sogar auf 80 Mbit/s. Aufgrund der limitierten Verfügbarkeit und Bandbreite von fixed-line-Technologien auf dem Land wird der Internetzugang an abgelegenen Orten zunehmend über weitere Technologien wie Satelliten-Verbindungen abgedeckt. Weiter werden vermehrt an Internet-Anschlüssen, um die Ausfallsicherheit oder die Verbindungsqualität zu erhöhen, zusätzliche Verbindungstechnologien eingesetzt. In beiden Fällen ergibt sich ein Dual-WAN-Szenario, das Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist. In zwei vorangegangenen Bachelorarbeiten wurde ein Testbed erstellt, die grundsätzliche Machbarkeit dargelegt und erste Leistungstests durchgeführt. Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Einführung und Installation von aktuellen QUIC und HTTP/3-Protokollen in das Testbed sowie die detaillierte Untersuchung der Wegeleitung von Datenverkehr – vor allem auf Protokollebene. Zunächst sollte ein grundlegendes Verständnis von QUIC und HTTP/3-Protokollen aufgebaut werden. Hierzu soll eine Literaturstudie durchgeführt werden. Es soll eine aktuelle QUIC und HTTP/3-Implementation installiert und getestet werden. Es soll eine Leistungsanalyse mit Download- und Anwendungstests durchgeführt werden. Vor allem soll die Leistung für den Nutzer bei Streaming im Zusammenhang mit Downloads untersucht werden. Anschliessend soll untersucht werden, wie sich Datenverkehr in einem Dual-WAN-Szenario verteilen lässt. Hierzu sollen Ideen und Verfahren untersucht werden, um Verkehr auf zwei unterschiedlichen Zugangstechnologien verteilen lässt. Mögliche Ideen für die Verteilung von Datenverkehr sind (Beispiele zur Orientierung!):IP-Pakete verteilenAnderes WAN verwenden, wenn ein WAN ausgefallen ist (gewichtete) Verteilung (Round-Robin) basierend auf WAN-KapazitätenVerteilen innerhalb eines QUIC- und TCP-Streams, ggf. Multi-Path-TCP (MPTCP)Anwendungen verteilen (basierend auf bekannten Portnummern)DSL für Web (http, https) und VoIPSatellit für Streaming, FTPAnwendungen verteilen (Anwendungsebene)Streaming immer auf SatellitVOIP immer auf DSL (SIP, Skype)Kleine HTML-Übertragungen immer auf DSLHTTP-Requests immer auf DSL Als Grundlage dienen die vorangegangenen Bachelorarbeiten mit den bereits vorhandenen Ergebnissen. Darauf aufbauend soll dann zusätzlich das Protokoll HTTP/3 mit QUIC gemessen und untersucht werden. In früheren Messungen wurde herausgefunden, dass QUIC in der im Testbed-genutzten Version nur unzureichend funktioniert. Daher sollen nun neue Versionen geprüft und getestet werden. Abschließend sollen im Testnetz von cnlab Messungen in der Praxis durchgeführt werden (Bestätigung steht noch aus). Die Messungen in der realen Umgebung sollen die wichtigsten gemessenen Erkenntnisse im virtuellen Testbed bestätigen oder widerlegen. Für die Bachelorarbeit sehen umfangreiche Anleitungen und Tools zur Verfügung.Hinweise Diese Bachelorarbeit setzt Minimalziele, die zum Bestehen der Bachelorarbeit nötig sind. Alle weiteren Ziele sind optionale Ziele, die nach Absprache mit dem Betreuer selbstständig gewählt, bearbeitet werden können und in die Gesamtarbeit mit einfliessen. Goal of the bachelor thesis and expected results Minimalziele QUIC und HTTP/3: Grundlagen mit Hilfe einer Literaturstudie; Beschreibung der Funktionalität in der Arbeit im Detail. Vor- und Nachteile. Vergleich mit HTTP+TCP und MPTCP.QUIC und HTTP/3: Installation einer neuen Version von QUIC im Testbed.Installation mindestens einer HTTP/3-Anwendung im Testbed für Messungen: Falls möglich sollen nun Streaming-Tests machbar sein. Diese sollen automatisiert ablaufen. Beispielsweise HTTP-Server mit Video und Clientseite mit DASH-js-Skript als Videoplayer.QUIC und HTTP/3-Messung: Grundlegende Untersuchungen der Leistung von QUIC mit HTTP/3, Einfluss von Latenz und Downloadbandreite auf Anwendungen wie Streaming oder Downloads.Ideen für die Verteilung von Datenverkehr erarbeiten. Implementierung von mindestens einer Option. Weitere Ziele (optional) Real-Life-Messung -> PraxisTest weiterer Anwendungen im Testbed mit den vorhandenen Multipfad-Lösungen:) VoIP und Web-Browsing; Ziel ist es, die Erkenntnisse aus der ersten Phase in aktuellen Anwendungen zu bestätigen. Insbesondere sollten andere Anwendungen mit geringem Volumen oder kurzen Verbindungen getestet und deren Leistungsfähigkeit bewertet werden.Zusammenstellung von Empfehlungen und Erkenntnissen für zukünftige StudienErweiterte Literaturstudie zu den Themen „Multipath“ und „Dual-WAN-Zugang“ (inkl. Produktsuche zum Thema Dual-WAN-Internetzugang): Bericht oder Zusammenfassung der Literatur von verwandten ArbeitenTesten einer neueren Version von QUIC und HTTP/3 -> Mirja Kühlewind neue VersionDesired methods and proceduresLiteraturstudie und praktische Implementierungen im virtuellen TestbedCreativity, variants, innovationSiehe optionale Ziele

Project Idea Metadata

• Project Idea Name: Untersuchung von QUIC und Multi-Path-TCP mit Satelliten und DSL-Verbindungen
• Date: 11/25/2022 3:50:49 PM
• Administrators:

Project Idea Description

Kurzbeschreibung

Das Schweizer Fernmeldegesetz verlangt seit dem 01.01.2020 eine flächendeckende Internet-Grundversorgung von mindestens 10 Mbit/s. Ab dem 01.01.2024 erhöht sich diese sogar auf 80 Mbit/s. Aufgrund der limitierten Verfügbarkeit und Bandbreite von fixed-line-Technologien auf dem Land wird der Internetzugang an abgelegenen Orten zunehmend über weitere Technologien wie Satelliten-Verbindungen abgedeckt. Weiter werden vermehrt an Internet-Anschlüssen, um die Ausfallsicherheit oder die Verbindungsqualität zu erhöhen, zusätzliche Verbindungstechnologien eingesetzt. In beiden Fällen ergibt sich ein Dual-WAN-Szenario, das Gegenstand dieser Bachelorarbeit ist.

In zwei vorangegangenen Bachelorarbeiten wurde ein Testbed erstellt, die grundsätzliche Machbarkeit dargelegt und erste Leistungstests durchgeführt. Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Einführung und Installation von aktuellen QUIC und HTTP/3-Protokollen in das Testbed sowie die detaillierte Untersuchung der Wegeleitung von Datenverkehr – vor allem auf Protokollebene.

Zunächst sollte ein grundlegendes Verständnis von QUIC und HTTP/3-Protokollen aufgebaut werden. Hierzu soll eine Literaturstudie durchgeführt werden. Es soll eine aktuelle QUIC und HTTP/3-Implementation installiert und getestet werden. Es soll eine Leistungsanalyse mit Download- und Anwendungstests durchgeführt werden. Vor allem soll die Leistung für den Nutzer bei Streaming im Zusammenhang mit Downloads untersucht werden. Anschliessend soll untersucht werden, wie sich Datenverkehr in einem Dual-WAN-Szenario verteilen lässt. Hierzu sollen Ideen und Verfahren untersucht werden, um Verkehr auf zwei unterschiedlichen Zugangstechnologien verteilen lässt.

Mögliche Ideen für die Verteilung von Datenverkehr sind (Beispiele zur Orientierung!):

• IP-Pakete verteilen
• Anderes WAN verwenden, wenn ein WAN ausgefallen ist
• (gewichtete) Verteilung (Round-Robin) basierend auf WAN-Kapazitäten
• Verteilen innerhalb eines QUIC- und TCP-Streams, ggf. Multi-Path-TCP (MPTCP)
• Anwendungen verteilen (basierend auf bekannten Portnummern)
• DSL für Web (http, https) und VoIP
• Satellit für Streaming, FTP
• Anwendungen verteilen (Anwendungsebene)
• Streaming immer auf Satellit
• VOIP immer auf DSL (SIP, Skype)
• Kleine HTML-Übertragungen immer auf DSL
• HTTP-Requests immer auf DSL

Als Grundlage dienen die vorangegangenen Bachelorarbeiten mit den bereits vorhandenen Ergebnissen. Darauf aufbauend soll dann zusätzlich das Protokoll HTTP/3 mit QUIC gemessen und untersucht werden. In früheren Messungen wurde herausgefunden, dass QUIC in der im Testbed-genutzten Version nur unzureichend funktioniert. Daher sollen nun neue Versionen geprüft und getestet werden. Abschließend sollen im Testnetz von cnlab Messungen in der Praxis durchgeführt werden (Bestätigung steht noch aus). Die Messungen in der realen Umgebung sollen die wichtigsten gemessenen Erkenntnisse im virtuellen Testbed bestätigen oder widerlegen. Für die Bachelorarbeit sehen umfangreiche Anleitungen und Tools zur Verfügung.

Hinweise

Diese Bachelorarbeit setzt Minimalziele, die zum Bestehen der Bachelorarbeit nötig sind. Alle weiteren Ziele sind optionale Ziele, die nach Absprache mit dem Betreuer selbstständig gewählt, bearbeitet werden können und in die Gesamtarbeit mit einfliessen.

Goal of the bachelor thesis and expected results

Minimalziele

1. QUIC und HTTP/3: Grundlagen mit Hilfe einer Literaturstudie; Beschreibung der Funktionalität in der Arbeit im Detail. Vor- und Nachteile. Vergleich mit HTTP+TCP und MPTCP.
2. QUIC und HTTP/3: Installation einer neuen Version von QUIC im Testbed.
3. Installation mindestens einer HTTP/3-Anwendung im Testbed für Messungen: Falls möglich sollen nun Streaming-Tests machbar sein. Diese sollen automatisiert ablaufen. Beispielsweise HTTP-Server mit Video und Clientseite mit DASH-js-Skript als Videoplayer.
4. QUIC und HTTP/3-Messung: Grundlegende Untersuchungen der Leistung von QUIC mit HTTP/3, Einfluss von Latenz und Downloadbandreite auf Anwendungen wie Streaming oder Downloads.
5. Ideen für die Verteilung von Datenverkehr erarbeiten. Implementierung von mindestens einer Option.

Weitere Ziele (optional)

• Real-Life-Messung -> Praxis
• Test weiterer Anwendungen im Testbed mit den vorhandenen Multipfad-Lösungen:) VoIP und Web-Browsing; Ziel ist es, die Erkenntnisse aus der ersten Phase in aktuellen Anwendungen zu bestätigen. Insbesondere sollten andere Anwendungen mit geringem Volumen oder kurzen Verbindungen getestet und deren Leistungsfähigkeit bewertet werden.
• Zusammenstellung von Empfehlungen und Erkenntnissen für zukünftige Studien
• Erweiterte Literaturstudie zu den Themen „Multipath“ und „Dual-WAN-Zugang“ (inkl. Produktsuche zum Thema Dual-WAN-Internetzugang): Bericht oder Zusammenfassung der Literatur von verwandten Arbeiten
• Testen einer neueren Version von QUIC und HTTP/3 -> Mirja Kühlewind neue Version

Desired methods and procedures

Literaturstudie und praktische Implementierungen im virtuellen Testbed

Creativity, variants, innovation

Siehe optionale Ziele

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Einführung und Installation von aktuellen QUIC und HTTP/3-Protokollen in das Testbed sowie die detaillierte Untersuchung der Wegeleitung von Datenverkehr – vor allem auf Protokollebene.