On the congestion control of Peer-to-Peer applications : the LEDBAT case

Durant ces dernières années, les délais de transmission sur Internet ont augmenté de manière considérable, causant une détérioration de performances des applications interactives. La cause de ces augmentations de délais est l’excès de mémoire tampon à l’intérieur du réseau, appelé "bufferbloat". Les efforts de recherche dans cette direction vont vers des techniques de gestion des files d’attente actives et des techniques de contrôle de congestion de bout-à-bout. Dans ce contexte, nous avons examiné LEDBAT, un protocole introduit par BitTorrent qui se base sur le délai au niveau transport, et conçu pour transférer grandes quantités de données sans affecter les délais expérimentés par d’autres applications ou utilisateurs. Nous avons analysé la performance de niveau de transport de LEDBAT avec de mesures expérimentales, de simulations et de modèles analytiques, en comparant ses performances au standard TCP ou à d’autre protocoles de failbe priorité. Nous avons ensuite identifié un problème d’iniquité, et nous avons proposé fLEDBAT, qui ré-introduit l’équité intra-protocole. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’impact du protocole LEDBAT sur la performance de BitTorrent. Par des simulations et des expérimentations sur réseaux réelles, nous avons analysé les effets de LEDBAT sur le remplissage des tampons des noeuds d’accès. Les performances de BitTorrent ont été évaluées en termes de temps d’exécution, qui reflète la qualité de l’expérience utilisateur. Dans les deux cas, les résultats ont montré que LEDBAT diminue le temps de traitement par rapport à TCP et réduit de manière significative l’utilisation de tampons, ce qui se traduit par une baisse des délais.In the last years, Internet delays are considerably growing, causing a performance deterioration of interactive applications. This phenomenon is getting worse with the increasing popularity of bandwidth-intensive applications, as video streaming, remote backup and P2P systems. The cause of these delays has been identified with the excess buffering inside the network, called “bufferbloat”. Research efforts in this direction head toward active queue management techniques and end-to-end congestion control. In this context, we investigated LEDBAT, a low-priority delay-based transport protocol introduced by BitTorrent. This protocol is designed to transfer large amount of data without affecting the delay experienced by other applications or users. First we analysed transport-level performance of LEDBAT using experimental measurement, simulation and analytical model. Specifically, we evaluated LEDBAT as is, comparing its performance to standard TCP or to other low priority protocols. We then identified a later-comer advantage and we proposed fLEDBAT, which re-introduces intra-protocol fairness maintaining the original LEDBAT objectives. Finally we studied the impact of the LEDBAT protocol on BitTorrent performance. Through simulations and real network experiments, we analysed how BitTorrent impacts on the buffer occupancy of the access node. BitTorrent performance was evaluated in terms of completion time, the main metric to assess the user quality of experience. Results showed that LEDBAT decreases the completion time with respect to standard TCP and significantly reduces the buffer occupancy, that translates in lower delays experienced by competing interactive applications