home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / drafts / draft_n_r / draft-pohlmann-http-traffic-satellite-00.txt < prev    next >
Text File  |  1997-10-14  |  8KB  |  189 lines

  1. INTERNET-DRAFT                         Robert Pohlmann
  2. Expire in six months                      October 1997
  3.  
  4.                 
  5.      HTTP Traffic over Satellite
  6. <draft-pohlmann-http-traffic-satellite-00.txt>
  7.  
  8.  
  9. Status of this Memo
  10.  
  11. This document is an Internet-Draft.  Internet-Drafts are
  12. working documents of the Internet Engineering Task Force
  13. (IETF), its areas, and its working groups.  Note that other
  14. groups may also distribute working documents as Internet
  15. Drafts.
  16.  
  17. Internet-Drafts are draft documents valid for a maximum of
  18. six months and may be updated, replaced, or obsoleted by
  19. other documents at any time.  It is inappropriate to use
  20. Internet-Drafts as reference material or to cite them other
  21. than as "work in progress."
  22.  
  23. To view the entire list of current Internet-Drafts, please
  24. check the "lid-abstracts.txt" listing in the Internet-Drafts
  25. Shadow Directories on ftp.is.co.za (Africa), ftp.nordu.net
  26. (Europe), munnari.oz.au (Pacific Rim), ds.internic.net (US
  27. East Coast), or ftp.isi.edu (US West Coast).
  28.  
  29. Abstract
  30.  
  31. Internet use over satellites (LEO, MEO and GEO) has not
  32. received enough attention.  Satellites have an inherent
  33. broadcasting ability useful for transmitting Internet
  34. traffic.  They can send information to many locations
  35. simultaneously depending on the coverage beam of the
  36. satellite.  The issue of Internet use over satellites needs
  37. to be addressed so that future implementations of networking
  38. protocols can be used with this medium.  The vast majority
  39. of Internet traffic is TCP traffic resulting from the HTTP
  40. protocol so this issue will be addressed here.  It is hoped
  41. that this facilitates the transition from the use of
  42. terrestial networks, to networks incorporating satellite
  43. links.
  44.  
  45. Acknowledgements
  46.  
  47. The TCP algorithms that are mentioned were developed by Van
  48. Jacobsen.  An excellent explanation of their use is
  49. described in [1].
  50.  
  51.  
  52. 1.  The Issues
  53.  
  54. Several issues arise when using satellites (LEO, MEO and
  55. GEO) for information transmission.  The delay, or latency,
  56. of a satellite link (sender to receiver) is greater than a
  57. terrestrial communications link.  This varies depending on
  58. the type of satellite.  LEO satellites typically have a
  59. latency on the order of 100 milliseconds and GEO satellites
  60. have a latency of approximately 250 milliseconds.  The data
  61. traveling over a satellite will also travel over terrestrial
  62. links in addition to the satellite link.  Consequently the
  63. latency from sender to receiver can grow to as much as 400
  64. msec when using a GEO satellite.  These latency values raise
  65. questions.  What effect will the latency have on HTTP
  66. traffic, and am I using the communications link effectively?
  67.  
  68. The other issue in a satellite link is that errors may be
  69. bursty rather than random and so lost packets may be an
  70. indication of discarding due to errors rather than
  71. congestion.  Although there are powerful error-correcting
  72. codes used on a satellite link, the distribution of errors
  73. in packets that have traversed a satellite link are not as
  74. uniformly distributed as errors seen on terrestrial
  75. connections such as fiber-optic cable.  This can cause
  76. problems for networks using technology where the error
  77. correction mechanisms are not meant to deal with multiple
  78. errored bits in a cell.  ATM is one such technology.  In
  79. this case it may be helpful to reduce the bit error rate of
  80. the link in order to reduce the probability of grouping
  81. errored bits.
  82.  
  83. 2.  Consequences for HTTP Traffic
  84.  
  85. TCP's receive buffer or receive window is very important for
  86. good performance of TCP.  A rule of thumb is that the
  87. optimum receive buffer size is the bandwidth-delay product
  88. of the link.  The Internet user would like to make efficient
  89. use of bandwidth by using a TCP receive buffer approximately
  90. equal to the bandwidth-delay product.  Assuming an
  91. individual is downloading a web page using a 56.6 kbps
  92. modem, the bandwidth they would use is around 7 kbytes/sec.
  93. Assuming an end to end delay of 1.0 second, an optimum
  94. receive window would be 7 kbytes.  Since most PC's use
  95. receive windows of 8 kbytes or slightly more, they make
  96. efficient use of the connection.  Doubling the speed of the
  97. connection means that a window size of 14 kbytes would be
  98. needed.  This would mean the user cannot increase their
  99. window size enough to make efficient use of the TCP
  100. connection.
  101.  
  102. RFC1323 [2], specifies "large windows", which are windows
  103. greater than TCP's maximum theoretical window of 64 kbytes
  104. and practical window of 32 kbytes.  Large windows increase
  105. the theoretical maximum window size of TCP to 2^32 bytes.
  106. Unfortunately, the adoption and use of TCP with RFC1323
  107. support is not widespread even though its importance is
  108. increasing.  Newer versions of HTTP state that HTTP will use
  109. a single TCP connection rather than multiple connections as
  110. in HTTP/1.0.  With all of the HTTP data flowing through a
  111. single connection, it is critical for TCP to efficiently use
  112. the channel bandwidth.  TCP is making efficient use of the
  113. bandwidth when it is in congestion avoidance mode.
  114. Congestion avoidance mode is where the importance of the
  115. receive window is greatest since TCP is trying to have many
  116. segments "in route" between the sender and receiver.  A
  117. smaller than optimum window means that all of the available
  118. bandwidth is not being used.  Recent work [3] shows that the
  119. penalty suffered for using "smaller than optimum" window
  120. sizes increases with increasing file size and increasing
  121. latency.  Consequently, the importance of large windows is
  122. increasing.
  123.  
  124. When TCP is in slow-start mode it is not making efficient
  125. use of the channel's bandwidth.  TCP is initially in slow
  126. start mode and falls back into slow-start if no data is sent
  127. in a period approximately equal to the round trip time of a
  128. segment.  HTTP/1.1, which sends data through a single TCP
  129. connection rather than multiple TCP connections, will reduce
  130. the chances of TCP falling back into slow-start.  When slow
  131. start begins, TCP starts the sender's congestion window at
  132. one segment.  This lets TCP determine the bandwidth that is
  133. available to it.  One technique that is being investigated
  134. for using TCP over satellites is to start the congestion
  135. window at a value greater than one segment. This would mean
  136. that TCP starts out using a larger percentage of the
  137. available bandwidth.  Since the available bandwidth will
  138. usually allow sending many segments per window, it is overly
  139. conservative for TCP to start out sending a single segment.
  140. Other techniques are implemented in the routers in a
  141. network.  One such protocol is called RED [4] and it will
  142. help in congested networks.  RED will allow TCP to prepare
  143. itself for increasing congestion in a controlled manner.  By
  144. discarding a few TCP segments as congestion begins, TCP will
  145. stop increasing its congestion window.  This will prevent
  146. the loss of many segments that could force TCP to severely
  147. reduce its congestion window.  By preventing a large
  148. reduction in the congestion window, the available bandwidth
  149. can be better used.
  150. 3.  References
  151.      [1]  W. R. Stevens, "TCP Slow Start, Congestion
  152. Avoidance, Fast Retransmit, and Fast Recovery Algorithms"
  153. RFC 2001, Jan 1997.
  154.       [2]  V. Jacobson, R. Braden, and D. Borman, "TCP
  155. Extensions for High Performance" RFC 1323, May 1992.
  156.  
  157.      [3]  Y Zhang, D DeLucia, B Ryu, S Dao, "Satellite
  158. Communications in the Global Internet: Issues, Pitfalls, and
  159. Potential",
  160. http://www.isoc.org/isoc/whatis/conferences/inet/97/proceedi
  161. ngs/F5/F5-1.HTM
  162.  
  163.      [4]  S. Floyd and V. Jacobson. "Random early dectection
  164. gateways for congestion avoidance", IEEE/ACM Transactions on
  165. Networking, 1(4):397-413, Aug 1993
  166.  
  167. Author's Address:
  168.  
  169.      Robert Pohlmann
  170.      1761 Business Center Drive
  171.      Reston, VA 20190
  172.  
  173.      Phone: (703) 438-7805
  174.  
  175.      Email: pohlmann@sed.stel.com
  176.  
  177.  
  178.  
  179.  
  180.  
  181.  
  182.  
  183.  
  184.  
  185.  
  186.  
  187.  
  188.  
  189.