J 2020

Digital Bifurcation Analysis of Internet Congestion Control Protocols

BENEŠ, Nikola, Luboš BRIM, Samuel PASTVA a David ŠAFRÁNEK

Základní údaje

Originální název

Digital Bifurcation Analysis of Internet Congestion Control Protocols

Autoři

BENEŠ, Nikola (203 Česká republika, domácí), Luboš BRIM (203 Česká republika, garant, domácí), Samuel PASTVA (703 Slovensko, domácí) a David ŠAFRÁNEK (203 Česká republika, domácí)

Vydání

International Journal of Bifurcation and Chaos, 2020, 0218-1274

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10201 Computer sciences, information science, bioinformatics

Stát vydavatele

Singapur

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 2.836

Kód RIV

RIV/00216224:14330/20:00114358

Organizační jednotka

Fakulta informatiky

UT WoS

000587712500003

Klíčová slova anglicky

Congestion control; nonlinear phenomenon; attractor; bifurcation; stability

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 29. 4. 2021 08:08, RNDr. Pavel Šmerk, Ph.D.

Anotace

V originále

Digital bifurcation analysis is a new algorithmic method for exploring how the behavior of a parameter-dependent discrete system varies with a change in its parameters and, in particular, for the identification of bifurcation points where such variation becomes dramatic. We have developed the method in an analogy with the traditional bifurcation theory and have successfully applied it to models taken from systems biology. In this paper, we report on the application of the digital bifurcation analysis for analyzing the stability of internet congestion control protocols by inspecting their attractor bifurcations. In contrast to the analytical methods, our approach allows fully automated analysis. We compared the robustness of the basic Random Early Drop (RED) approach with four substantially different extensions, namely gentle, adaptive, gradient descent, and integral feedback RED. The basic RED protocol is well known to exhibit unstable behavior when parameters are varied. In the case of adaptive and gradient descent RED protocol, the analysis showed significant improvements in stability, whereas in the results for gentle and integral feedback RED protocols the improvement was negligible. We performed a series of model simulations, the results of which were in accordance with our bifurcation analysis. Based on our results, we can recommend both adaptive and gradient descent RED to improve the robustness of the RED protocol.

Návaznosti

GA18-00178S, projekt VaV
Název: Diskrétní bifurkační analýza reaktivních systémů
Investor: Grantová agentura ČR, Diskrétní bifurkační analýza reaktivních systémů
MUNI/A/1050/2019, interní kód MU
Název: Rozsáhlé výpočetní systémy: modely, aplikace a verifikace IX (Akronym: SV-FI MAV IX)
Investor: Masarykova univerzita, Rozsáhlé výpočetní systémy: modely, aplikace a verifikace IX, DO R. 2020_Kategorie A - Specifický výzkum - Studentské výzkumné projekty