АНАЛИЗ ИНТЕРНЕТ ТРАФИКА НА ОСНОВЕ ПОТОКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

1. АНАЛИЗ ИНТЕРНЕТ ТРАФИКА НА ОСНОВЕ ПОТОКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Ф. Афанасьев, А. Петров ЗАО «СамараТелеком», Аэродромная 45, Самара e-mails: afv,apetrov@smrtlc.ru W. Daly, HEAnet ltd., Dublin4, Ireland e-mail: warren.daly@heanet.ie А. Сухов Лаборатория сетевых технологий, Самарская государственная академия путей сообщения, 1ый Безымянный пер., 18, Самара, 443086 e-mail: sukhov@ssau.ru

2. Величины, применяемые для оценки качества сети: • уровень загрузки канала • время прохождения пакета между двумя удаленными точками. RTT = 2 * OWD • потери пакетов при передаче • изменения во времени доставки пакетов (IP packet delay variation – ipdv) • Последние три величины используются для описания качества соединения между двумя удаленными точками (end-to-end connection). • В этой работе мы исследуем качество связи на Интернет магистрали, одного участка между двумя маршрутизаторами (hop).

3. Обычно, сервис-провайдеры, например Sprint, применяют правило 50%: C. Fraleigh, S. Moon, C. Diot, B. Lyles and F. Tobagi, Packet-level Traffic Measurements from a Tier-1 Backbone, Sprint ATL Technical Report, TR01-ATL- 110101, November 2001 Если среднесуточная загрузка каналов на магистрали не превышает 50%, то считается, что не возникает никаких проблем с качеством связи. Однако в России внутри российские магистральные каналы перегружены из-за их дороговизны и просто недостатка. Проследить региональным операторам связи, как у того или иного общероссийского провайдера (РТК-Интернет (Ростелеком), ТрансТелеКом, Глобал один и ГолденТелеком) загружена магистраль невозможно. Правило 50% при присоединении регионального оператора к магистральному узлу соблюдается, а качество связи низкое из-за перегрузки магистрали.

4. Магист- ральный маршру- тизатор в регионе C1 к ISP1 C2 к ISP2 Магистральный канал Cm Cn к ISPn

5. Для мониторинга качества сетевых соединений мы разработали свой метод, основанный на потоковых технологиях (flow). Под потоком (flow, 5-tuple)понимают процесс передачи пакетов между двумя удаленными точками, характеризующийся одинаковыми IP адресами источника и места назначения, портами и одним и тем же номером протокола. Другими словами – это обычные TCP или UDP сессии, например, перекачка по ftp файла и т.д. Имеется еще одна разновидность flow, by prefix. Его определение – поток пакетов направленных на /24адресное пространство (на класс С адресов).

6. Cisco NetFlow, http://www.cisco.com/go/NetFlow/IETF RTFM – Real-Time Flow Measurement Поддержку NetFlow включили все ведущие производители оборудования. Часто используется для построения биллинговых систем, в частности, в «СамараТелеком» В научно-образовательных сетях соответствующее ПО часто не настроено, так как нет задачи детального представления о трафике для нужд биллинга. Мы использовали две экспериментальные площадки – ЗАО «СамараТелеком» HEAnet ltd – Ирландскую научно-образовательную сеть

7. Модель трафика, базирующаяся на основе потоков: C. Barakat, P. Thiran, G. Iannaccone, C. Diot, P. Owezarski, A Flow-based Model of Internet backbone Traffic, IEEE Transactions on Signal Processing – SI on SP in Networking, 51(8), pp.2111-2124, 2003 В этой работе доказано, что все важнейшие характеристики трафика можно описать при помощи трех переменных: - величина, обратная интервалу между появлением новых потоков [1/s] - средний размер потока [Kb] - средняя величина отношения квадрата размера потока к его длительности [Kb2/s]

8. Важнейшие характеристики трафика: • Процесс описания трафика с помощью потоков можно рассматривать как однородный Пуассоновский процесс:  можно рассматривать как постоянную для 30 мин. интервалов. Однако, все основные выражения не изменятся, если процесс появления новых потоков считать Марковским или неоднородным Пуассоновским. - распределение потоков по размеру - распределение длительности потоков - время появления n-го потока - iid последовательности

9. M. Crovella and A. Bestavos, Self-similarity in world wide web traffic: Evidence and possible cause. In Proceedings of ACM SIGMETRICS’96, 1996 V. Paxson and S. Floyd, Wide-area traffic: The failure of Poisson, IEEE/ACM Trans. Networking, 3(3), 1995, pp. 226-255

10. Для описания каждого потока вводится специальная функция (shot): • Поток называется активным в момент времени t, если Обозначим скорость потока (bit/s) как = 0, при и - суммарная скорость передачи данных на исследуемом участке Последнее уравнение может описывать число активных потоков, если при Процесс

11. Модель Barakat et al позволяет вычислить для слабо загруженных участков сети следующие величины: • среднюю скорость передачи данных • отклонение от средней скорости В то же время справедлив закон Литтла, показывающий число активных потоков в канале, независимо от загрузки сети

12. Сетевые состояния на уровне потоков: идеальноесостояние загрузка сети 100% реальноесостояние Точка перегрузки Конец рабочего участка Число активныхпотоков

13. Доверительный интервал для рабочего участка сети: Гауссово распределение для - средняя скорость потока - выражение для скорости ПД на исследуемом участке сети. N – число активных потоков

14. Методика тестирования: • «СамараТелеком», Cisco 7206 • sh ip cache flow • sh int [название интерфейса] • HEAnet, GSR router, Cisco 12006 • enable • attach slot-number • show ip cache flow • В «СамараТелеком» данные снимались раз в полчаса, • В HEAnet каждые 5 минут в течение 72 часов

15. Полученные результаты (СамараТелеком): 4 E1 потока (по 2.048 Mbps) к разным провайдерам (ТрансТелеком, Спринт, ГолденТелеком) Средняя скорость на поток – 1400 bit/s При загрузке > 45% начинаются потери качества Правило 50% не действует

16. Полученные результаты (HEAnet): Исследуемый поток – STM1 до GEANT Средняя скорость на поток 15100 bit/s Малые загрузки сети А(0.01)=10

17. Доверительные интервалы:

18. Планируемые исследования: Тестирование высокоскоростных сетей STM4, STM16, STM64 Оценка качества end-to-end соединений