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Amostragem de trajetória para observação direta de tráfego
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁSETOR DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICAMESTRADO EM TELECOMUNICAÇÕES
Disciplina: COMUNICAÇÃO DE DADOSProfessor: Eduardo Parente Ribeiro
Vilson R. Mognon
Estrutura da apresentação
• Introdução• Descrição do método
– Datagrama IP
– Função Hash
• Amostragem ótima• Medida de tráfego• Discussão • Conclusão
Introdução
• $
• Qualidade de serviço (QoS)
• Administração de tráfego– Controle de tráfego
• controle automático em caso de perdas de links ou falha de roteamento
– Engenharia de tráfego• Alocação de recursos da rede para diferentes classes de tráfego
Métodos de medida
• Método direto– confia na observação direta de tráfego em
pontos múltiplos na rede.
• Método indireto– conta com um modelo de rede e informação do
estado desta para deduzir o fluxo espacial de tráfego pelo domínio.
Médotos indiretos
– sofrem a incerteza associada com o estado físico e lógico de uma grande rede heterogênea
– fontes deliberadas de aleatoriedade na rede– comportamentos da rede pode depender de
eventos fora do controle do domínio– a interação entre esquemas adaptáveis pode ser
muito complexo de caracterizar e predizer– com o aumento do tamanho e complexidade,
aumenta-se probabilidade de falhas
Métodos diretos
– não conta com um modelo de rede e estimação do seu estado e do seu comportamento esperado
– não sofre das fontes de incerteza
Amostragem de tragetória
– amostra pacotes que atravessam um subconjunto de links dentro um domínio de medida
– decisão amostragem tem base numa função hash deterministica em cima do conteúdo de pacote
– etiquetamento do pacote – quantia de tráfego de medida gerado é modesto– método direto– pode ser implementado usando DSPs
Representação esquemática
Descrição formal do método
– Função de invariância
– Função hash
– Decisão de amostragem
– Função de identificação
Datagrama IP
Trajetórias ambígüas
– etiquetas são alocadas pseudorandomicalmente há obviamente uma chance de colisão de etiqueta no mesmo período de medida.
– em quais circunstâncias pode-se eliminar a ambigüidade destas trajetórias ?
Exemplos de trajetórias
Especificação das funções
– Função hash
– Decisão de amostragem
– Função de identificação
Exemplo
r-1
Exemplo
Pacotes idênticos
– decisão de amostragem e suas etiquetas serão também idênticas
– como não são amostrados pseudorandomicamente pelo método pode conduzir a estimadores tendenciosos
– pacotes idênticos são raros na prática
Colisão de pacotes
Propriedades estatísticas dos algoritmos hashs
– Uma propriedade desejável da amostragem hash é que o pacote amostrado deva aparecer independente de um subconjunto do conteúdo do pacote.
– A distribuição de qualquer atributo variável do pacote deva ser o mesmo para pacotes amostrados como para a população original.
Testes da hipótese de independência
• Distribuições do Prefixo de endereço
• Distribuições dos bits de endereço
• Distribuições de amostragem temporais
Amostragem ótima
• confiabilidade das estimativas de tráfego aumenta com o número de amostras não ambíguas coletadas
• temos que limitar a quantidade total de tráfego de medida entre os roteadores no domínio e no sistema de coleção.
Problema de otimização
• maximizar o número esperado de amostras únicas (não ambíguas), sujeito a limitação de que o total de tráfico de medida não deve exceder uma constante c predefinida
probabilidade que a etiqueta é gerada precisamente uma vez o domínio
número médio de amostras únicas fixando m = c / n
Exemplo
c = 10^6 bits
n* = 5.15 x 10^4
m = 19.4 bits
p=0.072
Medida de Tráfego
Qual fração de tráfego no link do back bone vem do link de
acesso do cliente ?
Simulação para c =1 Kbits
M = 693.1B = 691n = 106
Simulação para c =10 Kbits
M = 6931.5B = 6917n = 782
Implementação
• Dispositivo capaz
– computar a amostragem hash e fazer uma decisão de amostragem
– computar a hash identificação para os pacotes
Implementação
Implementação
• interface de administração – habilitar/desabilitar amostragem de pacote
– dizer ao dispositivo onde enviar o tráfico de medida
– fixar os parâmetros das “hash function”.
• Um protocolo de administração de rede simples (SNMP) e uma base de informação de administração (MIB), indexado pelo endereço IP da interface, poderia cumprir esta função.
Outros métodos
• Medida de link
• Agregação de fluxo
• Provas fim-a-fim ativas
Medida de link
• Baseado em agregação, direto• estatística de trafego (bytes e pacotes transferidos
e derrubados) são medida por link e reportadas periodicamente
• não permite classificar o tráfego• não permite inferir o caminho do fluxo de tráfego
• detecta problemas potenciais, mas não pode analisar e remediar problemas de roteamento
Agregação de fluxo
• Baseado em agregação, indireto• roteadores do domínio coletam informação por
fluxo (sequência de pacotes com campos comuns)• Considerável quantia de dados de medida• pode obter matrix de caminho completa do
domínio• depende da emulação de protocolos de roteamento
Provas fim-a-fim ativas
• Baseado em amostragem, indireto• host enviam pacotes de prova para outros host
para estimar medidas, como taxa de perda de pacotes, e tempo de ida e vinda (round-trip delay)
• características devem ser inferidas para links• não requer nenhum suporte de medida da rede
Conclusão
• O método apresenta características desejáveis:– simples processamento– estado do roteador não é requerido
• não requer cache no roteador
– pacotes são observados diretamente• não requer o modelo da rede