Anlisis a NivelPaquete de Simuladores de Red Contemporneos

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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
Contemporáneos

• Autores
• Gilberto Flórez Lucio
• Marcos Paredes Farrera
• Emmanuel Jammeh
• Martin Fleury
• Martin J. Reed
• Mohammed Ghanbari

IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 4, NO. 4,
JUNE 2006
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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
Contemporáneos

• Los simuladores han madurado en el tiempo.
• Usualmente se utilizan para análisis de calidad
  de servicio o como herramienta de administración
  de red.
• Métricas de desempeño media del tamaño de
  paquete.
• Medida de la llegada de paquetes y otras.

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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
Contemporáneos

• La investigación incluye
• Análisis a nivel de paquete de una transmisión de
  video (retardo jitter afectan la calidad).
• El tamaño de paquete y el BW instantáneo del
  mismo varía con respecto a la salida de imagen,
  afectando la respuesta del enrutador.
• Hace falta más investigación en el tema.
• La literatura reporta una falta de credibilidad
  en un sinnúmero de simulaciones de redes.

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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
Contemporáneos

• Características distintivas de los simuladores de
  red
• Precisión
• Rapidez
• Facilidad de uso
• Costo
• Simuladores
• Modeler - OPNET
• NS-2 - Proyecto Virtual Internetwork Testbed VINT
• NCTUns - Universidad Nacional Chiao Tung (capas
  reales)

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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
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• Estrategia
• Medir tráfico real y compararlo con el simulado
  manera ideal de probar la precisión de un
  simulador.

CBR (Constant Bit Rate) Sesión FTP.
Tráfico
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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
Contemporáneos

• CBR Actúa como forma de calibración.
• Modelar escenarios más sofisticados podría ser
  contraproducente.
• Los perfiles de configuración de los simuladores
  fueron modificados en distintas etapas de los
  experimentos.
• Se utilizó tcpdump y tcpflw para analizar la red
  real.
• El artículo demuestra cómo la adecuación de
  simuladores puede validarse para el caso
  particular de envíos a nivel paquete en una red
  IP.

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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
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Protocolo Tecnología Método de
Procesamiento Método de simulación

• Simuladores

Se dividen
Eventos discretos
Predicción a bajo nivel pxp (preciso lento)
Simulación Analítica
Modelos matemáticos (menos preciso más rápido)
Velocidad aceptable Precisión en áreas
críticas
Simulación híbrida
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Características de los simuladores
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• Modeler (OPNET Technologies suite 9.0A)

Máquina de Estado Finito
Combina
Modelo analítico
Protocolos componentes Comport. de red
Modela
Proyecto Nodo - Proceso
Editores
Generador propietario (FTP)
Tráfico
Archivo (formato Agilent Netrametrix)
Datos Throughput a nivel nodo.
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• Ns-2 (Proyecto VINT)

Basado en eventos
Capacidad de crear aplicaciones y protocolos.
La confiabilidad de los módulos pueden variar.
Fuentes de tráfico
Web, FTP, CBR, archivo binario externo.
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Características de los simuladores
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• NCTUns

Basado en el simulador de red de Harvard U.
Arquitectura abierta
Usa la metodología de simulación
kernel-reentering.
Utiliza las capas originales de TCP/IP de la
maquina.
Se usó con FreeBSD 4.7 y el sistema XII con Qt.
Los generadores stg y rtg se usaron
para Generar tráfico desde un archivo ASCII (tam.
env.) Para FTP se utilizó vsFTPd.
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Características de los simuladores
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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
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• Métricas primitivas
• Tamaño del paquete PL
• Interllegada del paquete PIAT
• Ancho de banda instantáneo PIB
• Métricas basadas en promedio de Tiempo
• Ancho de banda
• Razón de paquetes por segundo

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Metodología de análisis a nivel paquete
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Bw Ancho de banda S Inf. Total transmitida
T Tiempo de muestreo

• Grupos de experimentos
• Conocer la precisión para generar tráfico CBR y
  FTP.
• Estudiar el comportamieto del tráfico CBR y FTB
  con otros flujos de tráfico en la red.

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Metodología de análisis a nivel paquete
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Escenario experimental
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• Configuración de la red
• Computadores (Linux 1.7 GHz)
• Rutas estáticas en el enrutador.
• Los sistemas servidor y generador de tráfico
  actúan en tiempo real con KURT.
• (Kansas University Real-Time Linux)
• Disminución en granularidad de la temporización
  para obtener un jitter razonable.

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Escenario experimental
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Tráfico
Tiempo de captura (timestamp) Dirección IP
fuente y destino. Puerto fuente y destino.
Tamaño del paquete Ethernet. Tamaño del
paquete IP.
tcpdump
PIAT PL BW por paquete y promedio.
tcpflow
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Escenario experimental
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• Resultados

Fig. 2 CBR1 desde la perspectiva del enrutador.
Fig. 3 FTP1 Desde la perspectiva del Enrutador
(tráfico saliente).
El tráfico FTP solo involucra transferencia de
archivo (10 MB).
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Grupo 1
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• Resultados

• Posibles causas
• Problemas de generación de encabezados.
• Aumento en el número de paquetes.
• El modelo de FTP no llevó a cabo cambios en uso
  de BW debido al control de congestión.

Fig. 4 FTP1 Desde la perspectiva del Enrutador
(tráfico entrante).
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Grupo 1
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Fig. 5 CBR4 Desde la perspectiva del Servidor.
Fig. 6 CBR4 Desde la perspectiva del Enrutador.
El nivel de carga de tráfico CBR de 5 Mbps y 6
Mbps en Hub provoca pérdidad de paquetes por
colisión.
El administrador de paquetes del enrutador manejó
inequitativamente el tráfico de los distintos
flujos. Mientras que los simuladores Ns-2 y OPNET
no.
Grupo 2 Aplicaciones con tráfico cruzado.
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Contemporáneos
Fig. 7 CBR4 Desde la perspectiva del Cliente.
Fig. 8 FTP2 Desde la perspectiva del Enrutador
(tráfico saliente). En este escenario no fue
posible comparar a NCTUns dado que se bloqueaba.
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Grupo 2 Aplicaciones con tráfico cruzado.
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• Conclusiones
• Grupo 1 Comparar la precisión de los simuladores
  al recrear patrones de tráfico CBR y FTP.
• Grupo 2 Comprobar la respuesta de la red (Hub y
  enrutador a patrones de tráfico conocidos).

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• Grupo 1
• Ns-2 presentó el mejor desempeño al replicar los
  patrones de CBR.
• OPNET resaltó en FTP, mientras que Ns-2 y NCTUns
  tuvieron un desempeño pobre.
• Grupo 2
• El trafico cruzado CBR4 congestionaba la red.
  Para este caso ningún simulador reflejó el
  comportamiento medido en la red real.
• OPNET y Ns-2 fueron los más cercanos.
• En FTP con tráfico cruzado, OPNET tuvo un
  desempeño muy exacto en comparación con el medido
  en la red real.

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Análisis a Nivel-Paquete de Simuladores de Red
Contemporáneos

• Grupo 2
• Para recreación de ancho de banda (tráfico
  simple) Ns-2 sobresalió.
• Con FTP OPNET sobresalió.
• Causas
• Parámetros que no se pudieron configurar.
• NCTUns aún requiere someterse a revisiones.
• Recomendación evaluación a escala mayor para
  minimizar errores.

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