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