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On the Use of Passive Network Measurements for Modeling the Internet Klaus Mochalski, Klaus Irmscher KiVS 2003 Leipzig, 25.-28. Februar 2003.

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1 On the Use of Passive Network Measurements for Modeling the Internet Klaus Mochalski, Klaus Irmscher KiVS 2003 Leipzig, Februar 2003

2 Gliederung Motivation Aktive vs. Passive Messungen Methodologie passiver Messungen Internet Packet Traces (Leipzig und Auckland ) Analyse passiver Messungen Ausblick

3 Motivation Verstehen durch Beobachten Internet-Traces sind Abbild des realen Verkehrs Hochqualitative Ausgangsdaten für Analysen Wie funktioniert das Internet?

4 Aktive vs. Passive Messungen (1) Aktiv:Einfügen und Beobachten spezieller Messpakete Vorteile:- gute Skalierbarkeit - keine Sicherheitsbedenken Nachteile:- keine Beobachtung echter Daten - Beeinflussung des Systemverhaltens

5 Aktive vs. Passive Messungen (2) Passiv:Beobachtung des normalen Datenverkehrs Vorteile:- Beobachtung echter Daten - keine Beeinflussung des Systemverhaltens Nachteile:- schlechte Skalierbarkeit - Sicherheitsbedenken Passive Messungen liefern ideale Datengrundlage zum Verständnis komplexer Vorgänge im Internet

6 Methodologie passiver Netzwerkmessungen 1.Passiver Eingriff in die Netzwerk-Verbindung (optische Splitter, Spiegelports, Hubs) 2.Verlustfreies Aufzeichnen von Datenpaketen 3.Vergabe eines hochpräzisen Zeitstempels für jedes aufgezeichnete Datenpaket

7 Zeitstempel für Netzwerkpakete 1.Relative Präzision Hardwarelösung erforderlich: Endace Measurement Systems Dag Paket- größe (Bytes) Netzwerk- technologie Serialisierungs- zeit (ns) 64100BaseTX BaseTX520 53OC48c168 2.Absolute Präzision (Synchronisation) NTP: Genauigkeit im Bereich von einigen ms

8 Dag-Paket-Header-Traces Dags:-Ethernet (10/100/1000MB/s) -SONET OC3c, OC12c, OC48c, OC192c (ATM, PoS) -Uhrenkorrektur und -synchronisation mittels GPS -Zeitstempels für jedes Datenpaket mit Genauigkeit im Bereich von 100ns Traces:-64-Byte-Records/ Records mit variabler Länge (neu) -64-bit Zeitstempel

9 Einpunkt- und Mehrpunkt-Messungen Einpunkt- und Mehrpunkt-Metriken Einpunkt:-leichter zu Implementieren -Bandbreite, Paketzahl, Paketabstände -Protokollanalysen Mehrpunkt:-höherer Informationsgehalt -Paketverzögerung und -verluste -Veränderung der Paketabstände -Einfluss durch Netzwerkgeräte (Router, Firewall)

10 Messstationen in Leipzig und Auckland Access-Router Internet Campus- Netzwerk Mess- system GPS L: 155Mb/s A: 4Mb/s L: 1000Mb/s A: 100Mb/s

11 Auckland-IV:-Einpunkt, 3200 Mio. Paket-Header -45 Tage, 188GB Auckland-VI:-Dreipunkt, 312 Mio. Paket-Header -4 ½ Tage, 50GB Leipzig-I:-Einpunkt, 3800 Mio. Paket-Header -5½ Tage, 226GB Leipzig-II:-Zweipunkt, 2000 Mio. Paket-Header -1 Tag, 100GB Auckland- und Leipzig-Traces

12 Einpunkt-Metriken Analysen

13 Applikationsmix – Leipzig-I

14 Applikationsmix – Zoom In

15

16

17 Zweipunkt-Metriken Analysen

18 Delays – Auckland-VI

19

20 Delays – Leipzig-II – Out

21 Delays – Leipzig-II – In

22 Delays vs. Paketgröße

23

24 Bandbreiten-Disparität + hohe Auslastung = extrem hohe Delay-Werte Delay in einem Access-Router – Fazit These: Sorgfältige Planung der bereitgestellten Bandbreite kann zu Performance-Gewinnen führen

25 Ausblick Mehrpunktmessung in Leipzig vor und nach Upgrade von OC3 auf OC12 Test der These über Bandbreiten-Parität Echtzeitanalysen passiver Messungen Entwicklung einer Metrik, die das Lastverhalten einer Netzwerkverbindung möglichst präzise beschreibt Anwendung im Netzmanagement, insbesondere der Kapazitätsplanung

26 Vielen Dank!

27 Delays – Auckland-VI – Zoom

28 Auckland-VI-Applikationsmix – Zoom

29 Messstation in Leipzig

30 Messstation in Auckland


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