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

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

Motivation Wie funktioniert das Internet? Verstehen durch Beobachten Internet-Traces sind Abbild des realen Verkehrs Hochqualitative Ausgangsdaten für Analysen Mit einem passiven Messystem aufgezeichnete Traces ...

Aktive vs. Passive Messungen (1) Aktiv: Einfügen und Beobachten spezieller Messpakete Vorteile: - gute Skalierbarkeit - keine Sicherheitsbedenken Nachteile: - keine Beobachtung „echter“ Daten - Beeinflussung des Systemverhaltens Man muss vor der Messung wissen, was man herausfinden möchte

Aktive vs. Passive Messungen (2) Passiv: Beobachtung des normalen Datenverkehrs Vorteile: - Beobachtung „echter“ Daten - keine Beeinflussung des Systemverhaltens Nachteile: - schlechte Skalierbarkeit - Sicherheitsbedenken Ein Trace kann auf viele Arten analysiert werden, man muss das Ziel der Analyse nicht vorher kennen Passive Messungen liefern ideale Datengrundlage zum Verständnis komplexer Vorgänge im Internet

Methodologie passiver Netzwerkmessungen Passiver Eingriff in die Netzwerk-Verbindung (optische Splitter, Spiegelports, Hubs) Verlustfreies Aufzeichnen von Datenpaketen Vergabe eines hochpräzisen Zeitstempels für jedes aufgezeichnete Datenpaket Optische Splitter, Hubs, Spiegelports >Pass-Through-Dags Eventuell drei Folien mit genaueren Erläuterungen (Serialisierungszeitentabelle, Splitter, etc.)

Zeitstempel für Netzwerkpakete Relative Präzision Paket-größe (Bytes) Netzwerk-technologie Serialisierungs-zeit (ns) 64 100BaseTX 5200 1000BaseTX 520 53 OC48c 168 Absolute Präzision (Synchronisation) Optische Splitter, Hubs, Spiegelports >Pass-Through-Dags Eventuell drei Folien mit genaueren Erläuterungen (Serialisierungszeitentabelle, Splitter, etc.) NTP: Genauigkeit im Bereich von einigen ms Hardwarelösung erforderlich: Endace Measurement Systems „Dag“

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 Eventuell drei Folien mit genaueren Erläuterungen (Serialisierungszeitentabelle, Splitter, etc.) Traces: - 64-Byte-Records/ Records mit variabler Länge (neu) - 64-bit Zeitstempel

Einpunkt- und Mehrpunkt-Metriken Einpunkt- und Mehrpunkt-Messungen Einpunkt- und Mehrpunkt-Metriken Einpunkt: - leichter zu Implementieren - Bandbreite, Paketzahl, Paketabstände - Protokollanalysen Einpunkt: Bandbreite: verschiedene Granularitäten; Flows: Paketabstand, -datenraten, -längen Mehrpunkt: - höherer Informationsgehalt - Paketverzögerung und -verluste - Veränderung der Paketabstände - Einfluss durch Netzwerkgeräte (Router, Firewall)

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

Auckland- und Leipzig-Traces 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 Mit einem passiven Messystem aufgezeichnete Traces ...

Analysen Einpunkt-Metriken Mit einem passiven Messystem aufgezeichnete Traces ...

Applikationsmix – Leipzig-I

Applikationsmix – Zoom In

Applikationsmix – Zoom In

Applikationsmix – Zoom In

Analysen Zweipunkt-Metriken Mit einem passiven Messystem aufgezeichnete Traces ...

Delays – Auckland-VI

Delays – Auckland-VI

Delays – Leipzig-II – Out

Delays – Leipzig-II – In

Delays vs. Paketgröße

Delays vs. Paketgröße

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

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 Eventuell drei Folien mit genaueren Erläuterungen (Serialisierungszeitentabelle, Splitter, etc.)

Vielen Dank! Eventuell drei Folien mit genaueren Erläuterungen (Serialisierungszeitentabelle, Splitter, etc.)

Delays – Auckland-VI – Zoom

Auckland-VI-Applikationsmix – Zoom

Messstation in Leipzig

Messstation in Auckland