QUICoS

Obiettivi

L’obiettivo del progetto QUICoS è studiare, definire, implementare e valutare, in un banco di prova di rete basato su satellite, possibili miglioramenti nel controllo della congestione, nel controllo del flusso e nei meccanismi di ritrasmissione da includere all’interno del protocollo QUIC basato su UDP, che è il basement di HTTP/3.

Questi miglioramenti sono guidati dalle versioni più recenti di TCP che hanno dimostrato buone prestazioni sulle reti satellitari (TCP Cubic, TCP BBR, TCP Wave). In questo modo si può definire una realizzazione innovativa e conforme IETF del protocollo QUIC, in grado di ottenere buone prestazioni sia su reti satellitari che terrestri.

Sfide

Le future applicazioni Internet utilizzeranno sempre più la crittografia end-to-end e un trasporto UDP senza connessione, che sono elementi chiave del protocollo QUIC. Per questo tipo di traffico, gli acceleratori satellitari esistenti (PEP) e altri componenti lungo il percorso dei dati (ad esempio middlebox, code adattive, ecc.) non possono funzionare correttamente. Inoltre, la standardizzazione QUIC IETF non considera esplicitamente le possibili carenze e inefficienze quando vengono utilizzati collegamenti satellitari (in particolare GEO).

Infine, diverse ottimizzazioni basate su TCP (disponibili anche al livello inferiore di diversi sistemi operativi) vengono perse quando si utilizzano le attuali implementazioni QUIC e dovranno essere riprogettate.

Benefici

Un protocollo QUIC progettato su misura può consentire applicazioni PEP-less efficienti su reti satellitari, considerando orbite diverse, possibili ritardi e variabilità della larghezza di banda, perdite, handover, reti ibride cablate e wireless e complesse funzioni di routing/accodamento. Il controllo di congestione end-to-end ottimizzato QUIC, risultato di questa attività, è specificamente progettato, validato e testato per offrire prestazioni adeguate e affrontare possibili problemi e sfide identificati, sfruttando il know-how di TCP e protocolli Internet consolidati. In particolare, vengono considerati gli ambienti satellitari GEO/MEO/LEO, senza compromettere le prestazioni delle applicazioni e dei protocolli legacy.

Caratteristiche

Il protocollo QUIC definito durante questo progetto sarà implementato in sistemi simulati e reali, considerando browser Web e server Web comuni e diversi sistemi operativi. I requisiti chiave che ne guidano la progettazione riguardano la necessità di operare in ambienti molto diversi, dalla banda stretta alla banda larga con tempi di andata e ritorno variabili e potenzialmente elevati, idoneità a eseguire in modo efficiente trasferimenti di dati sia brevi che lunghi, compensare l’incompatibilità del PEP abilitando ottimizzazioni alle estremità, essere compatibile con code adattive, middlebox, router ECN, rispettando la necessaria coesistenza con le soluzioni precedenti (friendlyity), in particolare TCP/HTTP/2.

Architettura di sistema

Il progetto risultante del protocollo QUIC, dei nodi di rete e degli endpoint (client e server), sono inclusi in un banco di prova di rete in tempo reale basato su Linux, che sfrutterà ampiamente le tecnologie di virtualizzazione, orchestrazione e monitoraggio, mediante un’adeguata integrazione e adattamento delle tecnologie esistenti Soluzioni multipiattaforma Open Source. Nella figura seguente è riportata un’architettura preliminare di alto livello del testbed, che rappresenta il principale risultato finale del progetto.