Abordagens para Simula

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Abordagens para Simulação de Tráfego Internet
utilizando a Ferramenta NS

• Viviane Cristina Oliveira Aureliano
• Börje Felipe Fernandes Karlsson
• Rafael Alves de Araújo

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Exposição do Problema

• Entender o comportamento da Internetnão é fácil
• Muito grande
• Bastante heterogênea (links, topologias,
  protocolos)
• Mudanças drásticas
• Rápida expansão.
• Parâmetros variam por várias ordens de magnitude!

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Tráfego

• Tráfego Internet não é facilmente caracterizável
• Comportamento variável (roteamento e
  congestionamento)
• Difícil determinar o que é relevante

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Como entender?

• Medição e Simulação são as atividades principais
  para exploração do comportamento da Internet

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Mensuração

• Ativa ping, traceroute, etc.
• Passiva tcpdump, NTOP, etc.
• Depende do ponto na topologia
• Depende de outro ponto na rede, ou não?
• Impossível coletar medições suficientes, muitos
  parâmetros
• Medição tendenciosa ex controle
  congestionamento

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Simulação

• Heterogeneidade -gt simulação ter um papel
  fundamental na caracterização do comportamento e
  no teste dos efeitos de mudanças na rede
• Como simular?
• Tentar simplificar o modelo

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O que já se sabe?

• Tráfego Internet
• Tem características auto-similares
• Exibe dependência a longo prazo
• Mais difícil de sintetizar
• Não segue a distribuição de Poisson (exceto
  chegada de sessões de usuários)
• Segue distribuições de caudas-pesadas ex Pareto
  com 0.9lt?lt1 (variância infinita)

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Simulação

• Simulação tem limites!!!
• Modelos simplificados
• Facilidade de modelagem
• - Super simplificação
• Precisa de um Reality Check
• Comparar com medições

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Simulação

• Se ignora dependência a longo prazo (DLP),
  performance muito otimista
• Imitar DLP com soma de processos com dependência
  a curto prazo
• Processos ON/OFF, onde tempos de ON e OFF seguem
  distribuições estatísticas
• Quanto mais tráfego agregado, mais
  auto-similaridade

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Simulação Mensuração

• Simulação baseada em traces não é a solução
  ideal
• Seriam necessários muitos traces
• Pode não representar bem a realidade traffic
  shaping
• Pode-se obter dados dos traces para usar nas
  simulações, não no nível de pacotes, mas no
  source-level (quantidade de dados enviados,
  origem, destino, etc)

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Emulação

• Emulador de redes híbrido de simulador com
  implementação de um protocolo
• Provê ao simulador a capacidade de trabalhar com
  tráfego de verdade
• Supera deficiências do simulador pela interação
  com o mundo real, mas mantém os pontos fortes
  (repetibilidade e facilidade de configuração)
• Permite utilizar características disponíveis no
  simulador no mundo real, sem que estas tenham que
  ser implementadas de verdade

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Emulação

• Simulação pode ser sujeita a tráfego real
• Simulador pode alterar tráfego que passa por ele
  e submetê-lo a condições (perda de pacotes,
  delays, etc) que seriam difíceis de conseguir na
  realidade
• Capturando tráfego real e colocando no simulador,
  ferramentas de visualização podem ser usadas para
  observar as respostas do sistema

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Ferramentas utilizadas

• NTOP
• NS

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Network Top - NTOP

• Coleta dados do tráfego de rede
• Separa o tráfego de acordo com vários critérios
• Gera estatísticas de tráfego
• Analisa o tráfego de acordo com origem/destino

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Network Simulator - NS

• Ferramenta utilizada para simular redes
• Protocolos de enlace, transporte, sessão,
  aplicação, ...
• Controle de filas, algoritmos de roteamento,
  agendamento, ...
• Inclui geradores de topologias, geradores de
  tráfego, emulador de rede, interface de
  visualização
• Base comum para trabalhar com simulações

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Network Simulator - NS

• EXPOO_Traffic Exponencial, para modelar
  situações que se comportam como Poisson (por
  exemplo)
• POO_Traffic Pareto, gerar tráfego agregado que
  exibe DLP
• CBR_Traffic Taxa determinística
• TrafficTrace gerar tráfego de acordo com um
  arquivo de trace

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Outros simuladores

• OPNet - (http//www.opnet.com)
• REAL - Comportamento de fluxo e controle de
  congestionamento (http//minnie.tuhs.org/REAL)
• SFFNET - Scalable Simulation Framework
  (http//www.ssfnet.org)

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Resultados obtidos

• Conseguimos visualizar em simulações alguns dos
  efeitos descritos na literatura
• Buffers menos efetivos
• Congestionamento mais rápido
• Maiores perdas de pacotes

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Referências

• C. Cunha, A. Bestravos e M. Crovella,
  Characteristics of WWW Client-based Traces,
  Technical Report BU-CS-95-010, Boston University,
  Julho de 1995.
• V. Paxson e S. Floyd, Why we dont know how to
  simulate the Internet, Proceedings of the 1997
  Winter Simlulation Conference, Atlanta, 1997
• W. Willinger e V. Paxson, Where Mathematics
  meets the Internet, Notices of American
  Mathematical Society, pp. 961-970, Setembro de
  1998
• E. Leland, M. Taqqu, W. Willinger e D. Wilson,
  On the self-similar nature of of Ethernet
  Traffic , ACM SIGCOMM, 1993
• T. Monk e K. Claffy, Internet Data Acquisition
  AnalysisStatus Next Steps, National
  Laboratory for Applied Network Research (NLANR),
  UC San Diego, 1997

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Referências

• S. Floyd e V. Paxson, Difficulties in Simulating
  the Internet, a ser publicado em IEEE/ACM
  Transactions on Networking, Fevereiro de 2001.
• K. Fall, Network Emulation in the Vint/NS
  Simulator, ISCC99, Julho de 1999.
• P. Barford and M. Crovella, Generating
  Representative Web Workloads for Network and
  Server Performance Evaluation, Proceedings of
  Performance '98/ACM SIGMETRICS '98, Dezembro de
  1997.
• V. Paxson, Towards a Framework for Defining
  Internet Performance Metrics, LBNL-38952, Junho
  de 1996.
• A. Erramilli, O. Narayan e W. Willinger,
  Experimental Queueing Analysis with Long-Range
  Dependent Packet Traffic, IEEE/ACM Transactions
  on Networking, Abril de 1996.

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• Este é um trabalho em conjunto com o trabalho
  Distribuições de Caudas Pesadas e Aplicações em
  Redes de Computadores e ambos fazem parte do
  projeto Desenvolvimento deum Ambiente para
  Análise do Desempenho do Tráfego em Redes de Alta
  Velocidade AUTO-SIM