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Progetto CRESCO

NS2 (Network Simulator 2) - Reliability of Telecommunications Networks - CIs (Critical Infrastructures) Interdependence. Progetto CRESCO. ENEA. C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi . NS2 Introduction . NS sta per Network Simulator

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  1. NS2 (Network Simulator 2) • - Reliability of Telecommunications Networks • - CIs (Critical Infrastructures) Interdependence Progetto CRESCO ENEA C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  2. NS2 Introduction • NS sta per Network Simulator Dal sito dei suoi sviluppatori: “NS is a discrete event simulator targeted at networkingresearch. NS providessubstantial support for simulation of TCP, routing, and multicast protocols, etc., over wired and wireless (local and satellite) networks.” • Piattaformesupportate • Linux (consigliata) • Windows (under Cygwin) • UltimaVersione ns-allinone-2.31 • Libreriedioggetti e protocollidirete • Network Animator (NAM) • Xgraph • Altri tools utili per analizzareilcomportamentodiunarete C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  3. NS2 Architecture • Basata su due linguaggi di programmazione • C++ • Usato per implementare protocolli, algoritmi e manipolare dati • OTcL (ObjectOrientedToolcommandLanguage) • Usato per implementare lo scenario, effettuare azioni in determinati istanti e manipolare oggetti C++ esistenti • Facilmente modificabile senza bisogno di ricompilare • Separazione della parte di controllo da quella dei “dati” • Operazioni di controllo in OTcL • Operazione sugli oggetti C++ C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  4. NS2 Architecture Relazione Otcl/C++ C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  5. NS2 Objects • Applicazioni • Generatori di traffico • CBR (Constant Bit Rate), Exponential On/Off, … • Simulazioni di applicazioni • Ftp, HTTP, Telnet, SSH, … • User-defined • Agenti • Protocolli a livello di trasporto • UDP, TCP, Userdefined • Nodi • Unicast, MultiCast • Link • Half-Duplex, Full-Duplex • Tipologia di Code • FCFS, RED, FQ, … • Routing, Failureevent, etc … C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  6. NS2 Simulation Scenario Applicazioni Agenti Nodi Links Queue C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  7. NS2 Simulation Schema Generale • Descrivere lo scenario di rete mediante uno script OTcl • Eseguire la simulazione • Dalla shell di linux digitare ns <nome script.tcl> • Analizzare i risultati • A seconda di quanto viene specificato nello script OTcl in input, NS può dare in uscita diversi tipi di file di output: • Output trace di ns • Output trace per NAM • Output per visualizzatori grafici • File creati ad-hoc C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  8. NS2 Definizione dello scenario di simulazione Sequenza Di Azioni • Creazione di un eventscheduler • Definire il tempo in cui gli eventi devono verificarsi • Impostazioni del tracing • Specificare i file di output ed eventuale monitoraggio delle code • Creazione dello scenario di rete • Definizione di nodi, link e politica di gestione delle code • Setup del routing • Statico (default) o Dinamico • Unicast (default) o Multicast • Inserimento di modelli di errore e di possibili eventi di guasto • Canale rumoroso, break-down di nodi o links • Creazione delle connessioni a livello di trasporto • Generazione delle sorgenti di traffico • Operazioni per la terminazione C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  9. NS2 Analisys • Analisi di congestione • Throughput delle connessioni • Evoluzione dinamica delle finestre di trasmissione delle sorgenti • Monitoring delle code • Pacchetti nel presenti buffer • Pacchetti scartati • Failureevents • Reazione della rete in caso di singolo guasto o guasti a cascata • Analisi prestazionali • Tempo medio di consegna dei pacchetti • Numero di connessioni attive ad un certo istante di tempo • Numero di pacchetti ricevuti a destinazione • Etc. C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  10. NS2 installazione su ENEA-GRID • La suite ns2-allinone-2.30 è disposizione di tutti gli utenti afs della cella ENEA • Lanciatori • NS2  netsim2 • NAM (Network AniMator) ns2namtool • Xgraph ns2xgraph • E’ possibile lanciare NS2 dai seguenti host C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  11. Reliability Of Telecom Italia BBN (BackBone Nazionale) Progetto CRESCO SPIII.2 ENEA C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  12. BBN over IP di Telecom Italia • Definizione della Topologia • 32 PoP OPB (OpticalPacketBackBone) • 24 PoP BBN • Attestati ai PoP OPB più importanti • Organizzati in coppie formano 12 bacini di raccolta • 66 SGU (nella realtà sono 630) • Doppia Attestazione ai PoP BBN • Organizzati in 33 Aree di Gateway • LinksPoPOPBiPoPOPBjdi tipo STM-1÷STM-64 • LinksPoPBBNiPoPOPBjdi tipo STM1 • LinksSGUiPoPBBNjdi tipo STM1 • Tipologia di code: Drop-Tail C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  13. BBN over IP di Telecom Italia • Agenti e Sorgenti di traffico • 100 agenti TCP e 100 agenti Sink sugli SGU • FTP application su ogni agente TCP • Dimensione del file FTP distribuita secondo PARETO con media M=10Kbytes e shapeβ=1,5 • Richieste di connessione seguono un processo di Poisson tempi di interarrivo esponenziali con λ=0.001 sec. • Connessioni TCP Sink generate in modo random, tra coppie src-dst locate in diverse Aree Gateway • Traffico medio = λ_1 * num_SGU*M*8 = 5.28 Gbps • 100 agenti UDP e 100 agenti Null sui 28 PoP OPB di OuterCore • CBR source su ogni agente UDP con rate = 1Mbps e dimensione dei pkts pari a 1000 Bytes • Connessioni UDPNullrandom e tra PoP OPB diversi • Traffico costante UDP costante = 100*28*1Mbps = 2.8 Gbps. C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  14. Cl = 1+ 1x Rb /(BW - Rb ) Rb BBN over IP di Telecom Italia • Routing • Dinamico DV • Path a costo minimo • A parità di costo mimino, path a numero minimo di hops • Funzione DynamicCost • Cl = Ca+Cr*Fte (Ra , Rb). • Fte(Ra,Rb)=Rb/Ra=Rb/(BW-Rb) • BW: BandWidth • Rb : bandaoccupatadaltrafficodati • Cl = 1+Rb/(BW-Rb) C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  15. BBN over IP di Telecom Italia Failureevent sui PoP BBN FI e RM1 Processo on/off Esponenziale governato da 4 parametri a: tempo a partire dal quale l’evento può verificarsi b: valore atteso del tempo di up c: valore atteso del tempo di down d: instante di fine del processo on/off C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  16. BBN over IP di Telecom Italia • Results analisys • Ottima reazione agli eventi di congestione • Grazie alla funzione Dynamic Cost • Grazie alla alta capacità di trasmissione dei link • Ottima reazione agli eventi di guasto • Non si hanno perdite significative di dati • Grazie alla struttura a doppia stella della topologia di rete • Doppia attestazione dei PoP e degli SGU • Presenza di link di ridondanza per ogni link di default. C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  17. Interdipendenza delle Infrastrutture Critiche Progetto CRESCO SPIII.5 ENEA C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  18. Definition of CI (Critical Infrastructure) • Sistema in grado di fornire servizi essenziali alla società attuale • Sistema elettrico (produzione, distribuzione, etc.) • Sistema di telecomunicazioni • Sistema economico – finanziario • Sistema sanitario • Sistema dei trasporti (ferroviario, aereo, etc.) • Sistema approvvigionamento combustibili • Sistema di fornitura Acqua • Altri … C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  19. CIs interdependences • Questi sistemi sono tra loro interagenti, ovvero ognuno di essi usa i servizi offerti dagli altri con gradi diversi di dipendenza • Leontief ha stabilito il livello di rischio a cui è sottoposta una CI in base ad un fault o negazione del servizio da parte di una altra CI C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  20. CIs Interdependence analisys model • Basato sul modello IIM (Input-outputInoperabilityModel ) • Ogni sistema o sotto-sistema è definito come una Entità la cui operabilità dipende dalle risorse fornite da altre Entità ad essa collegate • L’entità i-esima è modellata tramite la variabile di “inoperabilità” xi definita in [0;1] • xi = 0  piena funzionalità dell’entità i-esima • xi = 1  piena inoperabilità dell’entità i-esima • Le relazioni di interdipendenze tra le entità vengono poi costruite usando la matrice di Leontief Xik = f (Xjk , ... , Xit , …) CI t-esima CI k-esima Xit = g (Xjt , ... , Xik , …) C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  21. Architettura del modello di analisi Utente Esperto Associa (CRIAI) Modello ad Agenti REPAST Omnet++ (Tor Vergata) Modello Entità/Risorse CISIA C++ Campus Bio Medico Middleware (CRIAI) Simulatore Reti Elettriche Simulatore Altre reti Simulatore Reti TLC C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

  22. Progetto CRESCO Grazie per l’attenzione … C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi

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