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Internet est-il performant ?

Internet est-il performant ?. Les Cottrell – SLAC École SIG et nouvelles Technologies, République Démocratique du Congo, 12-17 Septembre, organisée par l’Université de Kinshasa Translated by Guillaume Cesieux , SLAC. www.slac.stanford.edu/grp/scs/net/talk11/perform.ppt. Plan.

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Presentation Transcript

  1. Internet est-il performant ? Les Cottrell – SLAC École SIG et nouvelles Technologies, République Démocratique du Congo, 12-17 Septembre, organisée par l’Université de Kinshasa Translated by Guillaume Cesieux, SLAC www.slac.stanford.edu/grp/scs/net/talk11/perform.ppt

  2. Plan • Caractéristiques d’Internet • Utilisateurs, capacités, satellites, taille de paquets, protocoles, routage, flux • Comment est-il utilisé • Applications etc. • Quelle est la performance mondiale d’Internet • Vue par de nombreuses mesures et métriques • Les besoins des applications

  3. Utilisateurs

  4. Internet Usage growth ‘95-’10 1500 1000 500 Asie Europe Amer N. Amer L. Africa M. Orient AustrAsia 2,09 milliards mars 2011 Millions d’utilisateurs 0 200 400 600 Millions d’utilisateurs Amer. N. Australie Europe Amer. L M. Orient Asie Afrique Monde Pénétration% Année 0 20% 50% 80% 95 00 05 09

  5. Exemple: La Chine • La Chine n’était pas connectée à Internet jusqu’en mai 1994 • La première connexion permanente était à IHEP/Pékin en utilisant une liaison satellite via SLAC • www.computerworld.com.au/article/128099/china_celebrates_10_years_being_connected_internet

  6. Villes connectées à Internet Où sont-ils ? 2,8% de croissance/an ~¼ pop mondiale l’utilise Pays développés le sature Les pays en dev. rattrapent 73% pénétration au USA 43% utilisateurs en Asie Utilisateursd’internet en 2002

  7. Bande passante

  8. Qu’est ce qui est disponible? Capacity Capacité Source: Telegeography

  9. Qui utilise encore le satellite? GEOS • GEOS (Satellite à orbite géostationnaire) • Bonne couverture mais cher en $/Mbps • 50 fois plus cher qu’aux USA • > 800% du salaire moyen mensuel c.f. 20% aux USA • ET beaucoup de latence min RTT > 450ms, souvent bien plus à cause de la congestion Min RTT (ms) Terrestrial Facile à détecter –signature claire

  10. Types de paquets et tailles

  11. Taille de paquet • Principalement 3 tailles: POURQUOI? • Proche du minimum=telnet et ACKs, 1500 (max Ethernet payload, e.g. FTP, HTTP); ~ 560 octets pour les implémentations de TCP n’utilisant pas la MTU discovery Moy ~ 420 octets, médian~ 80 octets Mesuré en Février 2000 au Ames Internet eXchange Paquets ~ 84 million de paquets< 0,05% fragmentés Probabilitécumulée % octets Taille de paquet (octets)

  12. Usage des protocoles d’Internet • Il y a 3 principaux protocoles utilisés sur Internet: • UDP (sans connexion, datagrammes, best effort ) • TCP (orienté connexion, délivrance ordonnée assurée) • ICMP (Internet Control Message Protocol) Aujourd’hui TCP domine Flux/protocols à SLAC ICMP In TCP Flux/10min UDP Out PériodeFev-Mai 2001

  13. Routage

  14. Sauts (Hops) • Nombre de sauts entre 4 sites (Japon, S. Cal, N. Cal, E. Canada - 10-15 sauts en moyenne) Faible dépendance du RTT sur le nombre de sauts 95% RTT 50% 5% Sauts Nombre de sauts

  15. Force de la connectivité • Angle = longitude du siège de l’AS dans les entrées WHOIS • Radius=1-log(outdegree(AS)+1)/(maxoutdegree + 1) • Outdegree = number of nextHops As’ acceptingtraffic • Bleu foncé & rouge = plus de connexions • Tous les AS dans le top 15 sont aux USA – Excepté un au Canada • Peu de liens entre ISPs en Europe et Asie

  16. Une position moins centrale pour les USA www.nytimes.com/2008/08/30/business/30pipes.html • Inventé aux USA • Les 30 première années la majorité du trafic passait par les USA • 70%=>20% en 10 ans • Pas de contrôle central • Patriotact => stockage des informations en dehors des USA • Investissement fort de la Chine, l’Inde et le Japon • Situation plus équitable • Plus dur pour la CIA !

  17. Les routes sont asymétriques Advanced versU. Chicago • Min, 50% & 90% RTTs mesurés par une étude • A révélé de grandes disparités entre RTTs • Peut être dû à des chemins différents dans les 2 sens, ou à différentes charges sur les liens RTT ms U. Chicago versAdvanced RTT ms

  18. Flux

  19. Taille des flux SNMP Real A/V AFS Serveur de fichier Distribution lourde, in ~ out, flux UDP plus court que les TCP, paquets ~ octets 75% TCP-in < 5ko / 75% TCP-out < 1,5ko (<10 paquets) UDP 80% < 600 octets (75% < 3 paquets), ~10 * plus de TCP que d’UDP Top UDP = AFS (>55%), Real (~25%), SNMP(~1.4%) On peut grossièrement caractériser cela en une loi de puissance avec pente & interception

  20. Durée des flux • 60% des flux TCP durent moins d’une seconde • On s’attendait à ce qu’ils durent plus longtemps • Mais 60% des flux UDP durent plus de 10 secondes – Peut être dû à l’usage intensif d’AFS au SLAC • Une autre étude (CAIDA) reporte que les flux UDP durent moins longtemps que les flux TCP Mesuré avec netflow Flux restreints à 30 minutes TCP outbound flows Temps d’activité en secondes

  21. Applications

  22. Web Mi 2012 IE < 50% - Chrome dépassera Firefox

  23. Usages • Le P2P fait face à des poursuites légales (RIAA) • Tendance à la vidéo et aux réseaux sociaux • La vidéo à la demande double tout les 2 ans (2008-13) • iPhones (désormais accessoirement un téléphone) • Le trafic des mobiles double chaque année Yahoo YouTube Google Facebook

  24. Croissance de la vidéo • Le trafic P2P, encore majoritaire aujourd’hui, diminuera en tant que pourcentage global du trafic • La vidéo sur internet, en direct et en téléchargement, occupe une part croissante de la bande passante et atteindra presque 60% du trafic internet en 2014

  25. Utilisation d’internet et causes asert.arbornetworks.com/2009/08/the-internet-after-dark Enterprise & tier 1

  26. Caractéristiques des usages du Web • La taille des objets varie de site à site, de serveur à serveur et en fonction de l’heure • En 2000 des valeurs moyennes typiques sont entre 1 500 et 4 000 octets par objet • Cela dépend aussi du type d’objet, des ordres de grandeurs sont ~100 ko a qq. Mo pour une petite vidéo, ~100 ko pour du postscript & audio, html applets & image ~ 1 000 Kb • La taille moyenne des pages web a triplé en 5 ans (2003-2008) • www.websiteoptimization.com/speed/tweak/average-web-page/ Bytes

  27. Pourquoi une telle augmentation? • Nouveau utilisateurs (accès facilité, plus de diffusion) • Nouvelles applications: You-Tube, recherche climatique… • Nouveaux outils de développement: Manuel  Génération automatique • Web 2: Ajax, Javascript, CSS • Haut débit  Contenus plus élaborés/attractifs possibles • Application sur le web • e.g. email, calendrier, albums photos, jeux...

  28. Impact sur les réseaux - Historique du trafic sur ESnet • Le trafic sur ESnet est en moyenne multiplié par 10 tous les 47 mois Apr 2006 1 PBy/mo. Nov 2001 100 TBy/mo. July 2010 10 PBy/mo. Jul 1998 10 TBy/mo. 53 months Oct 1993 1 TBy/mo. Téraoctets / mois Aug 1990 100 MBy/mo. 40 months 57 months 38 months Tracé du trafic mensuel d’ESnet, Janvier 1990 – Décembre 2008

  29. Performance par les métriques

  30. De quoi depend la performance? • La performance d’internet de bout en bout vue par les applications dépend de: • RTT (Round Trip Time - Temps d’aller retour) • Perte de paquets (losses) • Gigue (Jitter) • L’accessibilité • Les goulot d’étranglement • Implémentation/configurations • Du besoin des applications • Des données présentes dans les paquets

  31. RTT de SLAC vers le monde RTT ~ distance/(0.6*c) + hops * router delay Router delay = queuing + clocking in & out + processing msec. ITU G.114 300 ms RTT seuil pour la voix 2/3 des pays sont Ok pour la voix, le resteestprincipalement en Afrique Quelest le probleme avec > 300 ms?

  32. RTT de Californie vers le monde Europe Cote E. Bresil Cote E. US Cote O. US 300ms RTT (ms) Europe & Amérique du Sud 0.3*0.6c Longitude (degrés) 300 ms Fréquence Source = Palo Alto CA, Cote O. Pourquoices distributions? RTT (ms.) Données fournies par le CAIDA Skitterproject

  33. RTT du Japonvers le monde RTT (ms) Longitude Mesurédepuis le Japon

  34. Gigue (Jitter) • Variation du RTT, différentes manières de le mesurer • “Jitter” = IQR(ipdv); ipdv(i) =RTT(i) – RTT(i-1) • Principalement aux extrémités, donc souvent indépendant des distances • Fort impact les petits flux (VoIP, vidéo, temps réel) • Haptics (Chirurgie à distance) < 1 ms; H.323 < 40 ms avec buffer On peut améliorer la voix avec des buffers anti-gigue, e.g 70 ms de cache pour faciliter le transfert Mais…. Gigue internet depuis SLAC vers le monde Sept.08

  35. Pertes de paquets • Sur les bons liens c’est souvent dû à la congestion • Atténuation du signal dB, équipements sans fil • Souvent au « last mile » • Indépendant de la distance • Fort impact • Temps réel, jeux, voix, frappe dupliquée • 1% de perte suffisent à perturber la VoIP

  36. Débit dérivé (DerivedThroughput) Derived throughput ~ 8 * 1460 /(RTT * sqrt(loss)) Mathis et. al Retard par rapport a l'Europe: 5 ans: Russie, Amérique Latine, Moyen Orient 6 ans: Asie du SE 9 ans: Asie du Sud 12 ans: Asie centrale 16 ans: Afrique Central Asia, and Africa are in Danger of Falling Even Farther behind In 10 years at the current rate Africa will be 1000 times worse than Europe 1993 36

  37. Où est le meilleur débit?

  38. Voix sur IP • Affectée par: • Pertes, RTT, gigue • Qualité mesurée par le score MOS (Mean Opinion Score) • On peut calculer le MOS à partir du RTT, des pertes et de la gigue • Score MOS: 1=Mauvais; 2=Pauvre; 3=Acceptable; 4=Bon; 5=excellent • La VoIP nécessite raisonnablement un MOS entre 3,5 et 4,2 • La Russie et l’Amérique latine ont fait de gros progrès en 2002 en passant du satellite au terrestre. • USA, Europe, Asie de l’E, Russie et Moyen Orient ont tous un MOS > 3.5 • Bien: Asie du S.E, Moyen: Asie du Sud - l’Asie Centrale progresse • L’Afrique commence à émerger

  39. Besoins des applications • Basé sur ITU Y1541 & Stanford (Haptics) • Le seuil de perte de 0,001 pour la VoIP était auparavant 0,25 mais c’était en assumant des pertes aléatoires • En pratiques les pertes sont souvent regroupées • Perte de paquet dans les mémoires des routeurs • Perte de synchronisation dans les circuits, reconvergence du spanningtree, changement de routes

  40. Et ensuite? • Terminaux mobiles • 40G (transatlantique, US), cœur de réseaux à 100Gb • Bande passante dédiée à la demande (couches 1 & 2) • Réservation d’un chemin à une certaine bande passante pour un certain temps • Utilisation de la QoS • HEP, radio astronomie, recherche climatique • IPv6

  41. Questions & liens • www.internetworld.stats.com • www-iepm.slac.stanford.edu/pinger • www.slac.stanford.edu/comp/net/wan-mon/tutorial.html • www.slac.stanford.edu/xorg/icfa/icfa-net-paper-jan09/report-jan09.doc • http://www.cablemap.info/

  42. Comparaison avec les indices de développement Choose most: up-to-date, countries, important factors HDI & DOI

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