TCP:n toteutussuunnitelma : tcp korkean suorituskyvyn sovelluksissa

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella TCP-protokollan toteutus C-kielellä, käyttäen hyväksi DPDK-sovelluskehyksen palveluita. Työssä käsiteltiin yksityiskohtaisesti TCP-protokollan toiminta ja esiteltiin siihen liittyvää protokollapinon käsitettä. Työssä esiteltiin myös lyhyesti DPDK:ta, mutta se ei ollut työn keskeinen sisältö.

Työ syntyi toimeksiantajayrityksen, Nokia Networks and Solutions, aloitteesta, sillä Nokian olemassa olevan testijärjestelmän arkkitehtuuriin sopivaa TCP-toteutusta ei löytynyt.

TCP-protokolla on tietoliikenneprotokolla, joka muodostaa yhteyden kahden eri järjestelmässä pyörivän sovelluksen välille. TCP:n keskeisiä ominaisuuksia ovat muodostetun yhteyden yhteydellisyys ja pyrkimys takaamaan, että lähetetyt bitit saapuvat perille oikeassa järjestyksessä. Lisäksi TCP:n vastuihin kuuluvat vuonhallinta ja virheenkorjaus.

Työssä tarkasteltiin mekanismeja, joilla TCP toteuttaa yllä mainitut tavoitteensa, ja suunniteltiin proseduureja näiden mekanismien toteuttamiseen ohjelmallisesti. Käsiteltäviä seikkoja olivat muun muassa yhteyden muodostus ja purku, viestin lähetys ja vastaanottaminen, sekä kuittaus- ja vuonhallintamekanismit. Suunnitelmien käytännön toteutus oli opinnäytetyön aiherajauksen ulkopuolella ja jätettiin kirjoittajan itsensä toteutettavaksi osana työtehtäviään.

The purpose of this thesis was to plan a C based implementation of Transmission Control Protocol, (TCP), using the services provided by the Data Plane Development Kit (DPDK) framework. The thesis contains a detailed description of the functionality of TCP and planned functions to realise a portion of this functionality. Due to time constraints the implementation of these functions into real, working C code could not be achieved, but the internal logic of these planned functions is documented by the means of flowcharts and pseudocode listings. An overview of concepts such as the protocol stack is provided, as well as a brief overview of DPDK.

The objective of this thesis was provided by Nokia Networks and Solutions. The software module designed here will become a part of a testing and validation framework of System-on-Chip devices, and as the architecture of this framework is specific, none of the many available TCP implementations could be used.

The documentation provided by this thesis will act as a design document of the future C implementation of TCP, that the author will create as part of his duties at the company that commissioned this work.