Diseño de un protocolo de comunicaciones sin pérdidas sobre Ethernet para clústeres de computadores

Abstract

[ES] La pila de protocolos TCP/IP y en particular el protocolo TCP ha sido diseñado para permitir comunicaciones fiables en entornos donde se pueden producir pérdidas de paquetes. En este sentido, el protocolo TCP ha demostrado su gran utilidad en la actual Internet, cuya complejidad ha excedido toda previsión inicial. No obstante, la pila de protocolos TCP/IP presenta una sobrecarga tanto en tiempo de procesamiento como en espacio de cabeceras que, aunque necesarias en Internet, podría ser redundante en otros entornos más sencillos como el interior de un cluster de computadores. Nótese que en este entorno ni siquiera se contempla el uso de routers. Este trabajo de fin de grado ha consistido en la implementación de un nuevo protocolo de red para paso de mensajes apoyado en Ethernet, sin más protocolos intermedios, para clusters de computadores y su posterior estudio, comparando el ancho de banda resultante con el de TCP. Una vez estudiados los casos en los que el protocolo implementado podía resultar poco eficiente, se ha trabajado en asegurar que sea totalmente fiable y se ha implementado también, de forma muy básica control de congestión. Al final, se ha conseguido desarrollar un protocolo fiable y que obtiene mayores prestaciones que TCP aunque aún existen lineas de investigación abiertas.

[EN] The TCP/IP protocol stack and particularly the TCP protocol has been designed to allow reliable communications on environments where packet lost could happen. In this sense the TCP protocol has proved its great usefulness on the Internet, which complexity has exceeded any initial prediction. However the TCP/IP protocol stack turns up to have an overloading in both, process time and headers size, which although needed on Internet, could be redundant in other simpler environments like a computer cluster. Note that en this environment it’s not even consider the use of routers. This end of degree project involved the implementation of a new network protocol for message passing, supported by Ethernet, without any other intermediate protocol, for computer’s clusters and its further study comparing the bandwidth results with TCP. Once studied the cases where the implemented protocol could be inefficient, work has been made to ensure that is completely reliable and has also implemented very basic form of congestion control. In the end, a reliable and with better performance than TCP protocol has successfully been developed, even though there are still open lines of research.