nis2/project-tasks/p22-dctcp.md

P22. DCTCP: управление перегрузкой в сети дата-центра через ECN

• Версия и дата проверки: 1.1, 07.09.2026.
• Статус: готово к назначению.

Статья и исходные материалы

• Основная статья: Mohammad Alizadeh и соавт. — Data Center TCP (DCTCP). SIGCOMM 2010, Test of Time Award 2021.
• Кратко о статье: В сети дата-центра обычный TCP реагирует на перегрузку только после потерь или грубых сигналов, поэтому короткие очереди трудно сочетать с высокой загрузкой канала. DCTCP использует ECN и оценивает долю помеченных пакетов, пропорционально изменяя окно передачи. В проекте этот механизм сравнивается с обычным TCP при смешении коротких и длинных потоков.
• Почему результат актуален: работа получила Test of Time Award за долговременное влияние на сети дата-центров; алгоритм также описан в RFC 8257. Поддерживаемая модель ns-3 снимает зависимость от старого исследовательского артефакта и специализированного оборудования.
• Артефакты и данные: пример DCTCP в ns-3.45 под GPL-2.0 моделирует ECN-коммутаторы, 40 конкурирующих потоков, несколько узких мест и собирает пропускную способность, справедливость и длину очередей. Зафиксированная ревизия: nsnam/ns-3-dev-git@4059af204636298c061df368e241941fa3ff97bf (ns-3.45, GPL-2.0). Для дополнительных зависимостей и данных также фиксируются версии.
• Что уже предоставляет артефакт: В закреплённом примере ns-3 уже есть ECN-очереди, выбор TCP, топология, долгоживущие потоки, throughput, fairness и длина очередей. Пример и реализации TCP можно использовать как основу; собственная работа охватывает конечные потоки, анализ чувствительности и проверку механизма. Проверенные исходные материалы: пример ns-3.45.

Обязательный результат

• Проверяемый вопрос или утверждение: пропорциональная реакция на ECN позволяет DCTCP поддерживать меньшие очереди и хвостовые задержки, чем обычный TCP, сохраняя высокую загрузку канала при смешанных потоках.
• Технический результат: Подготовить параметризованный сценарий ns-3 с ECN-коммутатором, DCTCP и TCP Cubic или NewReno, собственными генераторами incast и смешанных конечных потоков. Проверять доставку заданного объёма, собирать время завершения, загрузку и справедливость, а также синхронизированные трассы отметок ECN, окна TCP и длины очереди для независимой проверки механизма.
• Обязательное приращение команды: Создать генераторы incast и смешанных конечных потоков, измерение времени завершения и проверку доставки. Провести анализ чувствительности к порогу ECN и интенсивности incast; независимо сопоставить отметки ECN, изменение окна TCP и динамику очереди на общем времени по собранным трассам.
• Эксперимент: Воспроизвести пример ns-3 для проверки стенда, затем сравнить DCTCP с TCP Cubic или NewReno при incast и смеси коротких и длинных потоков по времени завершения, p95/p99, длине очереди, загрузке и справедливости. Обязательно варьировать порог ECN и интенсивность incast; по трассам независимо проверить связь отметок, реакции окна и изменения очереди и разобрать отклонения.
• Границы выводов: эксперимент проверяет поведение модели DCTCP в ns-3 для заданной топологии и потоков; он не воспроизводит особенности конкретных сетевых карт, коммутаторов и трафика крупного дата-центра.
• Ресурсный профиль: Локальная имитация, CPU, 4–8 ГБ памяти. При длинных сериях уменьшить число потоков и длительность, сохранив два режима нагрузки, несколько повторов, изменение порога ECN и интенсивности incast и проверку механизма по трассам.

Содержательные направления

• топология и независимая проверка механизма ECN по трассам.
• генераторы конечных потоков и базовые варианты TCP.
• метрики и чувствительность к порогу ECN и интенсивности incast.

Возможное продолжение

Исследовать чувствительность к размеру буфера, неоднородным RTT или сосуществованию DCTCP и обычного TCP.

История уточнений

Дата	Версия	Основание	Изменение обязательного результата
07.09.2026	1.1	Статический просмотр закреплённого артефакта: готовые сценарии частично покрывают задание.	Закреплена ns-3.45; добавлены чувствительность к порогу ECN и интенсивности incast и независимая проверка механизма.