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Projet agregation v2 » Historique » Version 26

Laurent GUERBY, 14/07/2012 12:46

1 14 Laurent GUERBY
{{>toc}}
2 14 Laurent GUERBY
3 1 Laurent GUERBY
h1. Projet agregation v2
4 1 Laurent GUERBY
5 12 Laurent GUERBY
* [[Projet agregation]]
6 12 Laurent GUERBY
* uTP (uTorrent transport protocol) is a transport protocol which uses one-way delay measurements for its congestion controller. http://www.rasterbar.com/products/libtorrent/utp.html
7 13 Laurent GUERBY
* Low Extra Delay Background Transport (LEDBAT) https://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-ledbat-congestion/
8 20 Laurent GUERBY
* QoS tail drop vs by IP http://lists.tetalab.org/pipermail/tetaneutral/2011-April/000129.html
9 24 Laurent GUERBY
* tc http://marc.info/?l=netfilter&m=129669999112670&w=2
10 1 Laurent GUERBY
11 1 Laurent GUERBY
h2. Divers
12 1 Laurent GUERBY
13 1 Laurent GUERBY
* 1 Mbit/s = 83 frames de 1500 byte/sec = 1 frame de 1500 byte toutes les 12 ms
14 1 Laurent GUERBY
* l'augmentation de latence sur la ligne permet la detection de la saturation des buffer
15 1 Laurent GUERBY
* on peut mesurer les variations de latence en regardant les variations de difference de timestamp destination moins source
16 8 Laurent GUERBY
* sur 1 Mbit/s si 20 utilisateurs envoient des paquets de 1500 byte ca fait 4 frame de 1500 byte/sec par utilisateur soit une latence de 250ms (~ 50 kbit/s par utilisateur)
17 2 Laurent GUERBY
18 6 Laurent GUERBY
h2. Resolution de time.time()
19 1 Laurent GUERBY
20 4 Laurent GUERBY
* http://stackoverflow.com/questions/1938048/high-precision-clock-in-python
21 2 Laurent GUERBY
22 4 Laurent GUERBY
<pre>
23 2 Laurent GUERBY
guerby@pc2:~/work/tetaneutral.net/python/pa2$ cat ttime.py 
24 2 Laurent GUERBY
import time
25 2 Laurent GUERBY
26 2 Laurent GUERBY
N=1000
27 2 Laurent GUERBY
l=[]
28 2 Laurent GUERBY
for i in xrange(N):
29 2 Laurent GUERBY
    t1=time.time()
30 2 Laurent GUERBY
    t2=time.time()
31 2 Laurent GUERBY
    dt=t2-t1
32 2 Laurent GUERBY
    l.append(dt)
33 2 Laurent GUERBY
34 2 Laurent GUERBY
l.sort()
35 2 Laurent GUERBY
print l[0],l[-1],l[N/2],l[9*N/10]
36 2 Laurent GUERBY
guerby@pc2:~/work/tetaneutral.net/python/pa2$ python ttime.py 
37 2 Laurent GUERBY
9.53674316406e-07 3.00407409668e-05 1.90734863281e-06 2.14576721191e-06
38 2 Laurent GUERBY
guerby@pc2:~/work/tetaneutral.net/python/pa2$ python ttime.py 
39 2 Laurent GUERBY
9.53674316406e-07 1.19209289551e-05 1.90734863281e-06 2.14576721191e-06
40 2 Laurent GUERBY
guerby@pc2:~/work/tetaneutral.net/python/pa2$ python ttime.py 
41 2 Laurent GUERBY
9.53674316406e-07 0.000508069992065 1.90734863281e-06 2.14576721191e-06
42 2 Laurent GUERBY
</pre>
43 2 Laurent GUERBY
44 2 Laurent GUERBY
=> autour de 2 microsecondes en pratique
45 3 Laurent GUERBY
46 6 Laurent GUERBY
h2. Résolution de select en python
47 3 Laurent GUERBY
48 4 Laurent GUERBY
<pre>
49 3 Laurent GUERBY
guerby@pc2:~/work/tetaneutral.net/python/pa2$ cat tselect.py 
50 3 Laurent GUERBY
import time
51 3 Laurent GUERBY
import select
52 3 Laurent GUERBY
from socket import *
53 3 Laurent GUERBY
from select import select
54 3 Laurent GUERBY
55 3 Laurent GUERBY
56 3 Laurent GUERBY
57 3 Laurent GUERBY
s1 = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
58 3 Laurent GUERBY
s2 = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
59 3 Laurent GUERBY
60 3 Laurent GUERBY
N=1000
61 3 Laurent GUERBY
l=[]
62 3 Laurent GUERBY
for i in xrange(N):
63 3 Laurent GUERBY
    t1=time.time()
64 3 Laurent GUERBY
    r = select([s1,s2],[],[],1.0e-9)
65 3 Laurent GUERBY
    t2=time.time()
66 3 Laurent GUERBY
    dt=t2-t1
67 3 Laurent GUERBY
    l.append(dt)
68 3 Laurent GUERBY
69 3 Laurent GUERBY
l.sort()
70 1 Laurent GUERBY
print l[0],l[-1],l[N/2],l[9*N/10]
71 3 Laurent GUERBY
guerby@pc2:~/work/tetaneutral.net/python/pa2$ python tselect.py 
72 3 Laurent GUERBY
9.77516174316e-06 0.000253915786743 1.09672546387e-05 1.12056732178e-05
73 3 Laurent GUERBY
guerby@pc2:~/work/tetaneutral.net/python/pa2$ python tselect.py 
74 3 Laurent GUERBY
9.77516174316e-06 5.41210174561e-05 1.09672546387e-05 1.12056732178e-05
75 4 Laurent GUERBY
</pre>
76 3 Laurent GUERBY
77 1 Laurent GUERBY
=> 12 microsecondes
78 1 Laurent GUERBY
=> 18 microsecondes avec 5 socket vs 2 donc compter + 2 micro/socket
79 6 Laurent GUERBY
80 6 Laurent GUERBY
h2. Generer un payload random
81 6 Laurent GUERBY
82 6 Laurent GUERBY
* http://docs.python.org/library/random.html
83 6 Laurent GUERBY
* http://docs.python.org/library/struct.html
84 6 Laurent GUERBY
85 6 Laurent GUERBY
<pre>
86 6 Laurent GUERBY
import random
87 6 Laurent GUERBY
import struct
88 6 Laurent GUERBY
89 6 Laurent GUERBY
90 6 Laurent GUERBY
N=256*256*256*256-1
91 6 Laurent GUERBY
S=160000
92 6 Laurent GUERBY
random.seed(0)
93 6 Laurent GUERBY
s="".join([struct.pack("I",random.randint(0,N)) for i in xrange(S/4)])
94 6 Laurent GUERBY
print S,len(s)
95 6 Laurent GUERBY
</pre>
96 6 Laurent GUERBY
97 9 Laurent GUERBY
h2. Premiere mesure de controle de latence : debit
98 6 Laurent GUERBY
99 6 Laurent GUERBY
* sur une ligne ADSL capable de 11 Mbit/s soutenu TCP
100 6 Laurent GUERBY
* du serveur (gw) vers le client (stg) on envoie un paquet UDP de 1200 byte toutes les 1200/D secondes avec un numero de sequence, un timestamp serveur en microseconde et un payload random
101 6 Laurent GUERBY
* sur le client on note le timestamp client en microseconde, le numero de sequence et le timestamp server du paquet
102 6 Laurent GUERBY
* une fois le test fini (1000 paquets) on calcule paquet par paquet la difference timestamp client moins timestamp server
103 7 Laurent GUERBY
* on calcul le min de ces differences sur tous les paquets
104 7 Laurent GUERBY
* on graphe chaque difference moins le min des difference = la deviation par rapport a la normale en microseconde
105 6 Laurent GUERBY
106 6 Laurent GUERBY
Avec D = 10 Mbit/s = en dessous de la capacité de la ligne ça donne :
107 6 Laurent GUERBY
108 6 Laurent GUERBY
!10-1200.png!
109 6 Laurent GUERBY
110 6 Laurent GUERBY
Avec D = 15 Mbit/s = au dessus de la capacité de la ligne ça donne :
111 1 Laurent GUERBY
112 1 Laurent GUERBY
!15-1200.png!
113 6 Laurent GUERBY
114 7 Laurent GUERBY
On voit sur les deux graphes des petits pics qui correspondent aux moments ou le modem ADSL pedale un peu pour envoyer.
115 7 Laurent GUERBY
116 1 Laurent GUERBY
On voit donc dans le deuxieme cas le buffer du modem se remplir au fur et a mesure de l'envoi des paquets => c'est parfaitement observable donc maitrisable.
117 6 Laurent GUERBY
118 7 Laurent GUERBY
Le but de l'algorithme de controle est de baisser le debit cible quand on voit la mesure de controle deriver pour la ramener proche d'un niveau normal.
119 7 Laurent GUERBY
120 1 Laurent GUERBY
Note : a cause d'un drift possible d'horloge entre le client et le serveur le niveau normal de la mesure doit etre calculé sur les N derniers paquets / minutes.
121 9 Laurent GUERBY
122 9 Laurent GUERBY
h2. Deuxieme mesure : paquet par seconde
123 9 Laurent GUERBY
124 9 Laurent GUERBY
Cette fois ci a debit fixé a 10 Mbit/s soit en dessous de la capacité de la ligne on fait varier la taille du paquet donc le nombre de paquet par seconde (pps)
125 9 Laurent GUERBY
126 9 Laurent GUERBY
* Taille 200 = 5485 pps 8.7 Mbit/s sur theo a 6250 pps
127 9 Laurent GUERBY
!10-200.png!
128 9 Laurent GUERBY
129 9 Laurent GUERBY
* Taille 350 = 3552 pps 9.9 Mbit/s sur theo a 3570 pps
130 9 Laurent GUERBY
!10-350.png!
131 9 Laurent GUERBY
132 9 Laurent GUERBY
* Taille 400 = 3126 pps 10 Mbit/s sur theo a 3125 pps
133 9 Laurent GUERBY
!10-400.png!
134 9 Laurent GUERBY
135 9 Laurent GUERBY
On voit donc qu'il y a aussi une limite de traitement en pps sur le modem qui peut entrainer du buffer bloat
136 10 Laurent GUERBY
137 11 Laurent GUERBY
A noter que si on rajoute les 20 bytes de header IP et 8 byte de header UDP dans le compteur de débit on sature plutot vers 6500 pps pour 10 Mbit/s, soit 190 byte/packet, payload de 190-20-8=162 byte
138 10 Laurent GUERBY
139 11 Laurent GUERBY
Script de test utilisé : attachment:iperf-20120304.py
140 14 Laurent GUERBY
141 14 Laurent GUERBY
h2. tuntap
142 14 Laurent GUERBY
143 22 Laurent GUERBY
http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.3
144 22 Laurent GUERBY
145 14 Laurent GUERBY
http://backreference.org/2010/03/26/tuntap-interface-tutorial/
146 14 Laurent GUERBY
147 14 Laurent GUERBY
* http://www.mjmwired.net/kernel/Documentation/networking/tuntap.txt#102
148 14 Laurent GUERBY
<pre>
149 14 Laurent GUERBY
3.2 Frame format:
150 14 Laurent GUERBY
	  If flag IFF_NO_PI is not set each frame format is: 
151 14 Laurent GUERBY
	     Flags [2 bytes]
152 14 Laurent GUERBY
	     Proto [2 bytes]
153 14 Laurent GUERBY
	     Raw protocol(IP, IPv6, etc) frame.
154 14 Laurent GUERBY
</pre>
155 14 Laurent GUERBY
156 25 Laurent GUERBY
* http://www.siongboon.com/projects/2006-03-06_serial_communication
157 14 Laurent GUERBY
158 14 Laurent GUERBY
* http://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet_frame
159 14 Laurent GUERBY
<pre>
160 14 Laurent GUERBY
Preamble		Start of frame delimiter	MAC destination	MAC source	802.1Q tag (optional)	Ethertype (Ethernet II) or length (IEEE 802.3)	Payload	Frame check sequence (32‑bit CRC)	Interframe gap
161 14 Laurent GUERBY
7 octets of 10101010	1 octet of 10101011	6 octets	6 octets	(4 octets)	2 octets	42–1500 octets	4 octets	12 octets
162 14 Laurent GUERBY
</pre>
163 14 Laurent GUERBY
164 16 Laurent GUERBY
* http://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet_II_framing#Ethernet_II
165 17 Laurent GUERBY
* http://en.wikipedia.org/wiki/EtherType
166 17 Laurent GUERBY
For example, an EtherType value of 
167 17 Laurent GUERBY
0x0800 signals that the frame contains an IPv4 datagram. 
168 17 Laurent GUERBY
0x0806 indicates an ARP frame, 
169 17 Laurent GUERBY
0x8100 indicates an IEEE 802.1Q frame
170 17 Laurent GUERBY
0x86DD indicates an IPv6 frame. 
171 17 Laurent GUERBY
0x8035 RARP
172 17 Laurent GUERBY
0x8870	Jumbo Frames
173 17 Laurent GUERBY
0x88A2	ATA over Ethernet
174 17 Laurent GUERBY
0x88CC	LLDP
175 17 Laurent GUERBY
0x9100	Q-in-Q
176 17 Laurent GUERBY
177 16 Laurent GUERBY
178 14 Laurent GUERBY
* http://en.wikipedia.org/wiki/IPv4#Packet_structure
179 14 Laurent GUERBY
version premier 4 bits du premier octet = 4
180 14 Laurent GUERBY
ip source octet 13 a 16
181 14 Laurent GUERBY
ip dest octet 17 a 20
182 14 Laurent GUERBY
183 14 Laurent GUERBY
* http://en.wikipedia.org/wiki/IPv6_packet
184 14 Laurent GUERBY
version premier 4 bits du premier octet = 6
185 14 Laurent GUERBY
ip source octet 9 a 24
186 14 Laurent GUERBY
ip dest octet 25 a 40
187 15 Laurent GUERBY
188 18 Laurent GUERBY
<pre>
189 18 Laurent GUERBY
# envoyer un paquet UDP "AAAA" en python IPv4 et IPv6
190 18 Laurent GUERBY
import socket
191 18 Laurent GUERBY
addr=""
192 18 Laurent GUERBY
buf="AAAA"
193 18 Laurent GUERBY
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
194 18 Laurent GUERBY
peer=("10.40.0.1",32767)
195 18 Laurent GUERBY
s.bind((addr, 0))
196 18 Laurent GUERBY
s.sendto(buf,peer)
197 18 Laurent GUERBY
198 18 Laurent GUERBY
s6 = socket.socket(socket.AF_INET6, socket.SOCK_DGRAM)
199 18 Laurent GUERBY
s6.bind((addr, 0))
200 18 Laurent GUERBY
peer6=("2a01:6600:8081:cb01::1",32767)
201 18 Laurent GUERBY
s6.sendto(buf,peer6)
202 18 Laurent GUERBY
</pre>
203 18 Laurent GUERBY
204 18 Laurent GUERBY
Resultats sur tuntap :
205 18 Laurent GUERBY
206 18 Laurent GUERBY
<pre>
207 18 Laurent GUERBY
ipv4
208 19 Laurent GUERBY
depuis 10.40.0.2 MAC f2:b3:28:1c:f4:88 
209 19 Laurent GUERBY
vers 10.40.0.1:32767 MAC 26:af:3e:41:71:be
210 18 Laurent GUERBY
envoi UDP payload "AAAA"
211 18 Laurent GUERBY
212 19 Laurent GUERBY
paquet len = 50
213 18 Laurent GUERBY
000 00  000 00  008 08  000 00  038 26  175 AF  062 3E  065 41  113 71  190 BE  242 F2  179 B3  040 28  028 1C  244 F4  136 88 
214 1 Laurent GUERBY
008 08  000 00  069 45  000 00  000 00  032 20  000 00  000 00  064 40  000 00  064 40  017 11  038 26  123 7B  010 0A  040 28 
215 1 Laurent GUERBY
000 00  002 02  010 0A  040 28  000 00  001 01  203 CB  245 F5  127 7F  255 FF  000 00  012 0C  029 1D  012 0C  065 41  065 41 
216 1 Laurent GUERBY
065 41  065 41 
217 19 Laurent GUERBY
218 19 Laurent GUERBY
ipv4 pareil mais depuis 10.50.0.2 vers 10.50.0.1:32767 avec vlan tag 128
219 19 Laurent GUERBY
paquet len = 54
220 19 Laurent GUERBY
000 00  000 00  129 81  000 00  038 26  175 AF  062 3E  065 41  113 71  190 BE  242 F2  179 B3  040 28  028 1C  244 F4  136 88 
221 19 Laurent GUERBY
129 81  000 00  000 00  128 80  008 08  000 00  069 45  000 00  000 00  032 20  000 00  000 00  064 40  000 00  064 40  017 11 
222 19 Laurent GUERBY
038 26  103 67  010 0A  050 32  000 00  002 02  010 0A  050 32  000 00  001 01  178 B2  222 DE  127 7F  255 FF  000 00  012 0C 
223 19 Laurent GUERBY
054 36  015 0F  065 41  065 41  065 41  065 41 
224 19 Laurent GUERBY
225 18 Laurent GUERBY
226 18 Laurent GUERBY
ipv6 
227 18 Laurent GUERBY
depuis 2a01:6600:8081:cb01::2 MAC  f2:b3:28:1c:f4:88 
228 18 Laurent GUERBY
vers [2a01:6600:8081:cb01::1]:32767 MAC 26:af:3e:41:71:be
229 18 Laurent GUERBY
envoi UDP payload "AAAA" 
230 18 Laurent GUERBY
231 18 Laurent GUERBY
from tap paquet len = 70
232 18 Laurent GUERBY
000 00  000 00  134 86  221 DD  038 26  175 AF  062 3E  065 41  113 71  190 BE  242 F2  179 B3  040 28  028 1C  244 F4  136 88 
233 18 Laurent GUERBY
134 86  221 DD  096 60  000 00  000 00  000 00  000 00  012 0C  017 11  255 FF  042 2A  001 01  102 66  000 00  128 80  129 81 
234 18 Laurent GUERBY
203 CB  001 01  000 00  000 00  000 00  000 00  000 00  000 00  000 00  002 02  042 2A  001 01  102 66  000 00  128 80  129 81 
235 18 Laurent GUERBY
203 CB  001 01  000 00  000 00  000 00  000 00  000 00  000 00  000 00  001 01  193 C1  022 16  127 7F  255 FF  000 00  012 0C 
236 18 Laurent GUERBY
133 85  049 31  065 41  065 41  065 41  065 41 
237 18 Laurent GUERBY
</pre>
238 18 Laurent GUERBY
239 15 Laurent GUERBY
h2. Compression
240 15 Laurent GUERBY
241 15 Laurent GUERBY
http://www.oberhumer.com/opensource/lzo/
242 15 Laurent GUERBY
<pre>
243 15 Laurent GUERBY
Here are some original timings done on an Intel Pentium 133 back in 1997. Multiply by a constant factor for modern machines.
244 15 Laurent GUERBY
245 15 Laurent GUERBY
memcpy(): ~60 MB/sec
246 15 Laurent GUERBY
LZO1X decompression in C: ~16 MB/sec
247 15 Laurent GUERBY
LZO1X decompression in optimized assembler: ~20 MB/sec
248 15 Laurent GUERBY
LZO1X-1 compression: ~5 MB/sec
249 15 Laurent GUERBY
More detailed results can be found in the documentation.
250 15 Laurent GUERBY
</pre>
251 15 Laurent GUERBY
252 15 Laurent GUERBY
https://github.com/jd-boyd/python-lzo
253 15 Laurent GUERBY
254 15 Laurent GUERBY
h2. Allocation équitable de bande passante
255 15 Laurent GUERBY
256 15 Laurent GUERBY
Les outils comme tc http://en.wikipedia.org/wiki/Tc_(Linux) permettent d'allouer equitablement de la bande passante par IP source cf leur usage actuel [[Buffer_Bloat#QoS]].
257 15 Laurent GUERBY
258 15 Laurent GUERBY
Ces outils travaillent au niveau paquet par paquet donc en présence de plusieurs paquets de 1500 bytes provenant de plusieurs utilisateurs la latence pour les petits paquets d'autre utilisateurs va être fortement impactée, par exemple si 15 utilisateurs
259 15 Laurent GUERBY
260 15 Laurent GUERBY
Une solution alternative est de travailler en volume et non plus par paquet : chaque paquet envoyé sur le tunnel va contenir des fragments de paquet de tous les utisateurs au prorata equitable.
261 15 Laurent GUERBY
262 15 Laurent GUERBY
Exemple concret : une ligne ADSL avec 15 utilisateurs, pour arrondir supporte un paquet a 1500 byte a 1 Mbit/s soit un paquet 1500 toute les 12 ms. 14 envoient du TCP a 1500 byte et le dernier fait des ping de 100 byte.
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* solution par paquet classique : la latence du ping dans le pire des cas est 14*12ms= 168 ms et elle va etre fortement variable suivant le nombre de paquet de 1500 des autres utilisateurs.
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* solution en volume : la latence du ping est de 12ms constante. Si le paquet ping est entre 100 et 200 alors la latence sera simplement de 2*12ms = 24ms constante aussi.
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h2. Test de re-bind
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268 21 Laurent GUERBY
En cas de changement d'IP sur la ligne ADSL le NAT des modem / routeurs peut couper une connection UDP établie (visible sur openvpn) la solution est de forcer un changement de port source si la connection apparait comme non fonctionnelle
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<pre>
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import sys
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import socket
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274 21 Laurent GUERBY
mode=sys.argv[1]
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RBUFL=2000
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remote_port=6600
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278 21 Laurent GUERBY
if mode=="client":
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    remote_addr=sys.argv[2]
280 21 Laurent GUERBY
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
281 21 Laurent GUERBY
    s.bind(("", 0))
282 21 Laurent GUERBY
    peer=(remote_addr,remote_port)
283 21 Laurent GUERBY
    s.sendto("TOTO1",peer)
284 21 Laurent GUERBY
    s.close()
285 21 Laurent GUERBY
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
286 21 Laurent GUERBY
    s.bind(("", 0))
287 21 Laurent GUERBY
    s.sendto("TOTO2",peer)
288 21 Laurent GUERBY
else:
289 21 Laurent GUERBY
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
290 21 Laurent GUERBY
    s.bind(("", remote_port))
291 21 Laurent GUERBY
    p,peer=s.recvfrom(RBUFL)
292 21 Laurent GUERBY
    print p,peer
293 21 Laurent GUERBY
    p,peer=s.recvfrom(RBUFL)
294 21 Laurent GUERBY
    print p,peer
295 21 Laurent GUERBY
</pre>
296 21 Laurent GUERBY
297 21 Laurent GUERBY
Test :
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299 21 Laurent GUERBY
<pre>
300 21 Laurent GUERBY
client$ python tbind.py client testlg1 6600
301 21 Laurent GUERBY
# while on server:
302 21 Laurent GUERBY
server$ python tbind.py server
303 21 Laurent GUERBY
TOTO1 ('192.168.1.18', 47975)
304 21 Laurent GUERBY
TOTO2 ('192.168.1.18', 60607)
305 21 Laurent GUERBY
</pre>
306 21 Laurent GUERBY
=> changement de port effectif
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308 23 Laurent GUERBY
h2. Perte de paquet
309 23 Laurent GUERBY
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On observe des pertes de paquets consecutifs sur la ligne ADSL free a Saint-Gaudens mais pas de saturation de buffer a 15 Mbit/s : c'est probablement ce qui explique la faible performance TCP.
311 23 Laurent GUERBY
312 23 Laurent GUERBY
!z-free-16m.png!
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h2. Perte de paquet 3 lignes
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Envoi de 10000 paquets de 1200 byte UDP a un rythme de 2 Mbit/s sur les 3 lignes ADSL de saint gaudens (orange, free, FDN), on mesure la variation de demi-ping = Y par time stamp reception saint-gaudens = X, le tout en nombre de microseconde
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318 26 Laurent GUERBY
!lagstg2.png!
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Les pertes sont donc bien synchrones entre les 3 lignes ADSL.
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322 15 Laurent GUERBY
h2. Attachements