Planeamento e Gestão de Redes. Simulação de Redes IP

Transcrição

1 PGRE SIM1 Planeamento e Gestão de Redes Simulação de Redes IP Manuel P. Ricardo Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

2 PGRE SIM2 Como usar um simulador de redes e, em particular, o simulador NS-3? Como evolui no tempo o débito de um fluxo TCP? Como se adapta um fluxo TCP à chegada de novos fluxos? Que métricas usar para caracterizar o desempenho de uma rede?

3 PGRE SIM3 Características do Trabalho Objectivo do trabalho» Estudo do transporte de fluxos de tráfego TCP e UDP numa rede dumbbell, em regimes de funcionamento transitório e permanente, recorrendo a técnicas de simulação por eventos discretos Passos do trabalho 1. Estudo do transporte de um fluxo TCP 2. Estudo do transporte de fluxos TCP concorrentes 3. Estudo do transporte de fluxos UDP e TCP concorrentes Ambiente e ferramentas a utilizar» simulador de redes NS-3, logs de pacotes em formato pcap, analisadores de tráfego tcpdump e wireshark, C++ e Python

4 PGRE SIM4 Resultados Esperados Artigo científico» 5 páginas A4 (máximo), 2 colunas por página e fonte de 10pt» Escrito de preferência em Inglês» O artigo deve conter obrigatóriamente: título, autores, sumário, introdução, trabalho relacionado, estudos, conclusões e referências» Cada estudo deve ser descrito numa secção do artigo.» Os estudos devem ser conduzidos de acordo com o método científico» O código fonte de todos os programas desenvolvidos deve ser enviado em anexo ao artigo» Para obter informação sobre trabalho relacionado use Use palavras chave e os resultados aparecerão ordenados por ordem decrescente do número de citações (as primeiras entradas são as mais importantes)» Exemplos de artigos bem escritos podem ser obtidos, por exemplo, em Grupos de 2 estudantes Entrega do artigo 1 de Novembro de 2009

5 PGRE SIM5 Método Científico Composto pelos seguintes passos 1. Formulação genérica do problema a resolver 2. Formulação de uma ou mais (poucas) perguntas de investigação 3. Formulação de uma ou mais hipóteses, que são possíveis respostas às perguntas de investigação colocadas 4. Teste das hipóteses fazendo uma ou mais experiências simples e controladas A descrição de uma experiência/estudo deverá incluir a descrição de» Hipótese em teste» Metodologia usada para testar a hipótese» Resultados obtidos» Conclusões Mais informação sobre método científico em»

6 PGRE SIM6 Simulador NS-3 Informação em» Ler tutorial e fazer exemplos» Inclui informação sobre instalação do código e execução de pequenos exemplos» Ver, em particular, os primeiros exemplos (first.cc, second.cc,...) e os exemplos com TCP» NS-3 pode ser instalado nas máquinas do lab, em disco local /dump/eexxxxx/

7 PGRE SIM7 Rede em Topologia Dumb-Bell Exemplos de capacidades para os links» 2 Mbit/s, 100 Mbit/s, 1 Gbit/s Exemplos de atrasos para os links» 0 ms, 2 ms, 10 ms, 25ms, 75 ms

8 PGRE SIM8 1. Estudo do transporte de um fluxo TCP Sugestões para o estudo» Simule a transferência de um ficheiro grande entre o nó_1 e o nó_4» Considere o link entre o Router_1 e o Router_2 como sendo o link de menor capacidade (bit/s)» Obtenha logs de pacotes em formato pcap (binário)» Use o tcpdump para obervar pacotes em formato ASCII (o formato pcap pode também ser também aberto pelo Wireshark)» Faça pequenos programas em Python para processar os logs» Estude a evolução do débito do fluxo TCP ao longo do tempo» Determine o débito médio do fluxo TCP Repita a experiência com sementes diferentes; despreze os resultados do regime transitório do sistema; apresente os resultados para um intervalo de confiança de 90%» Repita a experiência para diferentes capacidades e atrasos dos links» Estude do atraso dos pacotes (one way ou round trip time) Representação ao longo do tempo Estatística (histograma, função densidade de probabilidade, valor médio, desvio padrão)» Faça outros estudos que considere relevantes por exemplo: estudo da perda de pacotes, alteração com comprimento das filas dos routers

9 PGRE SIM9 2. Estudo do transporte de fluxos TCP concorrentes Sugestões» Simule a transferência de ficheiro grande entre nó_1 e nó_4» Quando o débito do fluxo atingir um regime permanente, introduza um 2º fluxo TCP entre o nó_2 e o nó_5» Estude a evolução do débito dos 2 fluxos ao longo do tempo» Determine o débito médio obtido por cada um dos 2 fluxos TCP» Calcule o indíce de Jain, indicativo da justiça entre fluxos x i : débito do fluxo i; n: número de fluxos simultâneos» Estude do atraso dos pacotes (one way ou round trip time)» Repita a experiência para diferentes capacidades e atrasos dos links» Faça outros estudos que considere relevantes

10 PGRE SIM10 3. Estudo do transporte de fluxos UDP e TCP concorrentes Sugestões» Considere 2 fluxos TCP: um entre n_1 e n_4 e outro entre n_2 e n_5» Quando o débito dos fluxos se encontrar em regime permanente introduza um fluxo UDP entre n_3 e n_6 com um débito de cerca de 1/2 da capacidade do link existente entre o Router_1 e o Router_2» Faça o estudo do sistema nesta situação tentando perceber o que acontece a cada um dos fluxos em termos de débito, pacotes perdidos, atraso e justiça. Faça análises ao longo do tempo (para estudo dos regimes transitórios) e estatísticas (de frequência, histogramas).

11 PGRE SIM11 Elementos de Valorização (Opcional) O simulador NS-3 permite fazer simulações usando as bibliotecas do kernel do LINUX (versões nsc). O TCP do Linux usa uma versão de controlo de congestionamento conhecida como CUBIC. Estude o comportamento do TCP CUBIC Implemente um testbed no laboratório (I.320) e tente, usando as máquinas gnu, routers Cisco e geradores de tráfego (ex. Iperf), reproduzir alguns dos resultados obtidos por simulação. Descreva o estudo em nova secção do artigo