Cache and Non-Cache Performance Evaluation of an HTTP-CoAP Proxy

Abstract

Angesichts der steigenden Anzahl von Geräten im Internet der Dinge (Internet of Things) und der Verwendung des Hypertext Transfer Protocol (HTTP) als wichtiger Bestandteil des modernen Internets ist es für IoT-Geräte nur sinnvoll, HTTP zu implementieren, um in der Lage zu sein mit anderen Geräten im Internet kommunizieren zu können. Da IoT-Geräte im Vergleich zu anderen Geräten über weniger Ressourcen verfügen, wurde mit dem Constrained Application Protocol (CoAP) eine weniger ressourcenintensive Alternative zu HTTP entwickelt. Obwohl CoAP mit HTTP kompatibel sein soll, wird immer noch ein Mittelsmann benötigt, der Nachrichten von einem Protokoll zum anderen zuordnen kann. Ein solcher Mittelsmann kann ein Proxy sein. Neben der reinen Zuordnung kann ein Proxy auch andere Funktionen wie Caching implementieren, um die Leistung zu steigern. Caching in einem Netzwerk, das aus Echtzeitgeräten besteht, kann einen anderen Einfluss auf die Leistung haben als geplant. Zum Beispiel in der Antwortzeit auf eine Anfrage. Um zu sehen, wie sich das Caching auf die Antwortzeit auswirkt, basierend auf Variablen wie der Anzahl der Clients und Echtzeitserver in einem Netzwerk, wurden Experimente durchgeführt. Um diese Experimente zu ermöglichen, wurde ein HTTP-CoAP-Proxy implementiert. Dieser Proxy wurde dann in eine Emulationsumgebung gestellt, in der die Experimente ausgeführt wurden. Es wurden vier verschiedene Client-Server-Kombinationen eingerichtet: ein Client und ein Server, ein Client und fünf Server, fünf Clients und ein Server sowie fünf Clients und fünf Server. Die Antwortzeit für jede Kombination wurde mit und ohne aktivierten Cache gemessen. Aus den Ergebnissen dieser Experimente wird der Schluss gezogen, dass Caching in jedem Fall einen Vorteil mit sich bringt. In einigen Fällen mehr als in anderen. Da die Anzahl der Clients und Server so gering ist, muss noch weiter untersucht werden, was in einem Netzwerk mit mehr Clients und Servern geschieht und welche Trends die Abnahme oder Zunahme der Leistung bestimmen.

With the rise in the number of Internet of Things (IoT) devices and the usage of the Hypertext Transfer Protocol (HTTP) as an important part of the modern Internet, it only makes sense for IoT devices to implement HTTP to be able to communicate with the rest of the Internet. Because IoT devices in practice have less resources available to them in comparison to other devices, a less resource intensive alternative to HTTP has been developed in the form of the Constrained Application Protocol (CoAP). Even though CoAP is meant to be compatible with HTTP there is still need for an intermediary that can map messages from one protocol to the other. Such an intermediary can be a proxy. Other than just mapping, a proxy can also implement other functionality, such as caching, to increase performance. Caching in a network consisting of real time devices could have a different influence on performance than planned. For example, in the response time to a request. To be able to see how caching affects the response time based on variables, such as the number of clients and real-time servers in a network, experiments have been done. To make these experiments possible a HTTP-CoAP proxy was implemented. This proxy was then placed in an emulation environment where the experiments have been executed. Four different client-server combinations have been setup: one client and one server, one client and five servers, five clients and one server and five clients and five servers. The response time for each combination was measured, with and without caching enabled. From the findings of these experiments it is concluded that in each case caching does bring a benefit with it. In some cases, more than in others. Because the number of clients and server is so small there is still a need for further research into what happens in a network consisting of more client and servers, and into the trends governing the decrease or increase of performance.