Analizador en tiempo real de calidad de servicio

Analizador en tiempo real de calidad de servicio en redes IP l l Abel Navarro Nuñez Universidad Politécnica de Catalunya 5 de Noviembre de 2003

Internet l Red diseñada a principios de los 60 l Sin garantías de entrega ni tiempo acotado n l Sin estado n l Principio Best-Effort Cada paquete es enrutado de forma independiente No cumple las expectativas de las redes modernas n n n Streams multimedia Voice over IP Videoconferencia 2

Internet Protocol l IP: Protocolo red n l Versiones IPv 4 e IPv 6 TCP: Protocolo de transporte n n n Retransmisiones Ordenación de datagramas Control de flujo 3

Flujo l Definición: n l Los datagramas tienen en común: n n l Conjunto de datagramas que pertenecen a una misma comunicación Dirección origen Dirección destino Puerto origen (TCP/UDP) Puerto destino (TCP/UDP) Unidireccional 4

Calidad de Servicio l Qo. S – Quality of Service l Arquitecturas de Qo. S n Integrated Services • Actúan sobre flujos n Differentiated Services • Actúan sobre clases l Permiten asignar diferentes prioridades n Políticas de colas 5

Medidas de Calidad de Servicio l Cuatro medidas básicas para caracterizar el tráfico: n n l Throughput One Way Delay (OWD) IP Delay Variation (IPDV) One Way Packet Loss (OWL) Service Level Agreement (SLA) 6

Calidad de Servicio – Ejemplo l Ejemplo de contrato (SLA) Throughput OWD Tipo 1 64 Kbps bajo Tipo 2 2 Mbps IPDV OWL bajo / nulo Tipo 3 7

Calidad de Servicio - Ejemplo 1 2 3 8

ORENETA l One way delay REaltime NETwork Analyzer 9

Características l Medidas extremo a extremo l Medidas pasivas l Visualización de flujos en tiempo real l Reconocimiento automático de flujos comunes l IPv 4/IPv 6 l Multicast (medidas entre el emisor y un receptor) 10

Características l Cálculo de medidas Qo. S: n n n n Throughput (bits/s) Packets per second (paquetes/s) Inter-packet delay (segundos) Packet size (octetos) One way Delay (segundos) IP Delay variation (segundos) One way packet loss (paquetes/s) l Arquitectura Cliente/Servidor l Filtros l Almacenado de datos 11

Flujos comunes Punto de análisis 12

Medida del One Way Delay l Es el tiempo de viaje de un paquete entre dos puntos de la red l No es el Round Trip Time / 2 n n l El RTT es calculado por la utilidad ping El paquete puede tomar diferentes caminos Puede haber diferente nivel de congestión Pueden haber diferentes políticas Qo. S Se necesita n Tomar el tiempo en los dos puntos de la red n Identificar el mismo paquete en los dos punto de medida (función identificadora) n Los puntos deben estar sincronizados 13

Medida del One Way Delay (II) Datagrama IP Red t 2 t 1 One Way Delay = t 2 – t 1 14

Campos identificadores IPv 4 0 15 versión long. cabecera tipo de servicio (TOS) identificador time to live (TTL) 16 31 Longitud total (octetos) flags protocolo desplazamiento de fragmento checksum cabecera dirección IP origen dirección IP destino opciones (si existen) 15

Campos identificadores IPv 6 0 versión 15 tipo de tráfico longitud de datos 16 31 etiqueta de flujo siguiente cabecera límite de saltos dirección IP origen dirección IP destino 16

Función identificadora l Permite la identificación de paquetes IPv 6 l CRC – 32 (4 octetos) n n n campos invariables en el recorrido puertos origen y destino TCP/UDP 40 octetos de datos l No analiza los datos de usuario l Sirve como clave de dispersión (hash) 17

Arquitectura copia Red Sonda GPS l Sonda red de control Modelo Cliente / Servidor n n Servidor: sondas Cliente: analizador GPS Analizador 18

Sonda l Plataforma Linux l Lenguaje C l Basada en Libpcap n n l API de tcpdump o Ethereal Incorpora compilador/optimizador para los filtros Prescinde de threads n Sólo las versiones de Libpcap a partir de 0. 7. x son thread-safe. 19

Sonda – Marca de tiempo int red controlador específico controlador genérico netif_rx(buffer) {. . . do_gettimeofday(); . . . } hardware Wire time l User time Marca de tiempo establecida por el reloj del sistema operativo l Wire Time vs User Time l Network Time Protocol (NTP) n n PPSKit Global Positioning System (GPS) 20

Mensajes hacia el analizador Formato del mensaje Tráfico de control Campo Longitud Descripción protocolo 1 octeto protocolo IP (4 o 6) segundos 4 octetos marca de tiempo: segundos microsegundos 4 octetos marca de tiempo: microsegundos crc 4 octetos identificador generado longitud 2 octetos tamaño del paquete IP origen 4 o 16 octetos dirección origen (IPv 4 o IPv 6) destino 4 o 16 octetos dirección destino (IPv 4 o IPv 6) tprotocol 1 octeto protocolo de transporte origen 2 octetos puerto TCP/UDP origen destino 2 octetos puerto TCP/UDP destino Tráfico analizado Tráfico de control (aprox) IPv 4 (1500 octetos) 8% IPv 4 (64 octetos) 100% IPv 6 (1500 octetos) 11% IPv 6 (64 octetos) 150% 21

Sonda – Resúmen proceso l Captura de paquetes a nivel de enlace en modo promiscuo (privilegiado) n n n Ethernet (10, 1000, …) Wireless ATM (Asynchronous Transfer Mode) l Reconocimiento de protocolos l Creación de identificador de paquete n CRC – 32 l Composición de mensaje l Envío al analizador 22

Analizador l Programado íntegramente en Java l Funciones n n n l Ofrece interacción con el usuario Realiza el cálculo de las medidas Controla las sondas Sin sincronización n Obtiene la información temporal de las marcas de tiempo de los paquetes l Multi-threaded l Gráficas dinámicas 23

Identificación de flujos comunes l Cada paquete pertenece a un flujo n n l Dirección IP origen Dirección IP destino Puerto origen (TCP/UDP) Puerto destino (TCP/UDP) Si un mismo flujo se observa en ambas sondas es un flujo común l Si un paquete pertenece a un flujo común, éste lo almacena temporalmente 24

Analizador – Otras características l Gráficas dinámicas n n n l Snapshot n l Permiten comparar más de un flujo Se escalan automáticamente Representación de máximos y mínimos Almacenado de análisis Sin seguridad n El protocolo utiliza un único puerto (7777) para facilitar la seguridad externa 25

Ejemplos 26

Ejemplos 27

Ejemplos 28

Ejemplos 29

Limitaciones l Sonda: n l La capacidad de proceso depende de: • CPU Equipos utilizados: n n l • CPU • Tarjeta de red Analizador n l La capacidad de proceso depende de: Sondas: Pentium III celeron 600, Intel NIC Analizador: Pentium IV 2. 4 Capacidad de análisis > 25 Mbps n n DVD MPEG-2 < 10 Mbps Utilización de filtros 30

Resumen l Arquitectura cliente / servidor n Analizador y sondas l Captura pasiva l Proceso en tiempo real l Soporte para IPv 6 l Licencia GNU/GPL l Más información: n http: //oreneta. ccaba. upc. es 31

Líneas futuras l Tratamiento de otros protocolos: n n n VLANS (802. 1 q) MPLS RTP – Real Time Protocol l Ayuda a la creación de filtros l Medidas específicas n Wireless hand-off 32

Con la colaboración de www. ccaba. upc. es www. i 2 cat. net 33

Preguntas

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