Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Konkoly Lászlóné PKI Fejlesztési Igazgatóság IP forgalmi és architektúrális.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Konkoly Lászlóné PKI Fejlesztési Igazgatóság IP forgalmi és architektúrális."— Előadás másolata:

1 Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Konkoly Lászlóné PKI Fejlesztési Igazgatóság IP forgalmi és architektúrális tervezés osztály

2 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Forgalmi méretezés

3 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Forgalmi méretezés helye a hálózattervezésben Forgalom mérés a meglévő hálózaton Forgalom elemzés Forgalom prognózis Forgalmi méretezés Hálózat menedzselés, hálózat üzemeltetés tervezés Valószínűségszámítás Sztochasztikus folyamatok Forgalomelmélet Szimulációs és egyéb tervező eszközök Hálózati topológia, forgalomirányítási struktúra, hálózati redundancia, új funkciók, QoS tervezés stb H Á L Ó Z A T T E R V E Z É S A tervezett hálózat kialakításához szükséges tervezési feladatok

4 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Forgalmi méretezés feladata és célja PROGNOSZTIZÁLT FORGALOM HÁLÓZAT ELEMEK •mennyisége •szervezése ELŐÍRT SZOLGÁLTATÁSI MINŐSÉG Célja: gazdaságosság Kiindulási adatok: új szolgáltatások (üzleti, lakossági) előfizető darabszám előrejelzések (régi és új szolgáltatásokra) használat várható megváltozása (pl. uplink terhelés változása) meglévő hálózat képességei, eszközei tervezési elképzelések adatai Feladata: Szervezés: Topológia (pl.gyűrűs, szövevényes) Forgalomirányítás (pl. OSPF) Átviteltechnika (pl. optika, WDM )

5 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Első választású (haránt) nyaláb Előfizetők Méretezési feladatok a PSTN hálózatban Haránt áramkör tervezéshez: Erlang 1.(B) formulája (veszteséges rendszerekre, nagyszámú (végtelen) sok forrás, véletlen bemenet, exponenciális kiszolgálási idők,teljes elérhetőségű nyaláb) Erlang 2. formulája a várakozásos rendszerekre Engset képlet (véges számú források esetére) D1D1 Tandem központ Helyi központ T Második-választású nyaláb M 1,V 1 D2D2 D3D3 DnDn Kerülőutas áramkörök tervezése: ERT (Equivalent Random Theory) módszer M=∑M i M i =A i * E Ni (A i ) V=∑V i V i =M i (1-M i +A i /(N i +1+M i -Ai)) Helyi központok C V/M > 1 A túlcsorduló forgalom már börsztös!

6 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Méretezési feladatok az ISDN hálózatban PSTN: 1-1 időrést igénylő telefon hívások ISDN: 1 vagy több időrést igénylő szolgáltatások (telefon, videotelefon, adatátvitel, videokonferencia) 64 kbit/sec felhasználónként (homogén források) n*64 kbit/sec felhasználónként n=1, 2, 6, 12, … (többféle forrás – szolgálat osztályok)

7 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Többdimenziós Erlang képlet/1 Jelölések: N : áramkörnyaláb mérete M : szolgáltatás osztályok száma a i : i. szolgáltatás osztály felajánlott forgalma (hívásdarabszámban) d i : sávszélesség faktor az i. osztályra (időrés darabszám) Az i. forgalom osztályra vonatkozó torlódási valószínűség: Állapotvalószínűségek számítása:

8 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Többdimenziós Erlang képlet/2 Többdimenziós Erlang képlet Erlang B formula • Erlang-B formula alábecsüli a torlódásokat •a nagyobb sávszélességű hívások torlódása nagyobb lesz •az 1 időrést használó hívások torlódási görbéje “hullámzó“ Megoldás: veszteségkiegyenlítő áramkör tartalékolás (pl. ha csak 16 időrés szabad, akkor nem engedünk be telefonhívásokat a rendszerbe) N=100 d 1 =1 a 1 =1 → 35 erlang d 2 =16 a 2 =64 erlang (időrés db egységben)

9 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban A távbeszélő (áramkörkapcsolt) és IP (csomagkapcsolt) forgalom összehasonlítása

10 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Az IP forgalom osztályozása – stream és elasztikus forgalom

11 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban A távbeszélő és IP forgalom tervezési módszertanának összehasonlítása [5]

12 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Az IP hálózat felépítése IP maghálózat (core) 10GE Aggregáló hálózat n*GE, 10 GE Elérési hálózat 1- 8 Mbps PE(Provider Edge)

13 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Egyszerűsített 3-play rendszertechnika 3-play:hang (VoIP=Voice over IP) adat (internet) videó (IPTV=TV+VoD)VoD=Video on Demand

14 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban IP méretezési feladatok Linkek méretezése (példák):  1. feladat: adott hozzáférési sebességű (adott (m, σ) forgalmú) ADSL felhasználóból mennyinek a forgalma aggregálható egy adott linken Aggregáló hálózat IP maghálózat  2.feladat: adott (m, σ,H) forgalmi jellemzőjű LAN hálózatból mennyinek a forgalma aggregálható egy adott linken  3.feladat: Lehet-e sávszélesség nyereséget elérni (és mekkorát), ha nagyobb sávszélességű linkeket használunk a kisebbek helyett? Internet LAN ISP 1 ISP 2 ISP 3 ? ?

15 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Méretezési elvek/1: Csúcssebességre történő méretezés ?? Vigyázat! Pazarló a sávszélességgel !

16 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Átlagsebességre történő méretezés ?? Vigyázat! Nem biztonságos! Előfordulhatnak egybeeső forgalmi csúcsok! Következmény: csomagvesztés,nagy késleltetés (lassú letöltés, gyenge minőség) Méretezési elvek/2:

17 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Méretezési elvek/3:

18 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Méretezési elvek/4: Effektív (ekvivalens) sávszélesség fogalma: Adott C sebességű linken adott (m, σ, H) forgalom forrásnak ennyi sávszélességet „biztosítunk” (foglalunk le) az elvárt szolgáltatási minőség (ε) teljesüléséhez. E eff = f (C, m, σ, H, ε) ε : követelmény pl. csomagvesztésre, késleltetésre n= C/ E eff (C linken ennyi db felhasználó forgalma aggregálható)

19 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Tároló nélküli multiplexálás (kis tároló kapacitás esetén alkalmazható) A kis puffer eleve biztosítja a kicsi késleltetést elve: aggregált forgalom kis valószínűséggel haladhatja meg a kapacitást célja: elvárt kis csomagvesztés legyen előnye: egyszerű módszerek méretezés nem függ a forgalom korrelációitól Statisztikus multiplexálási módszerek Tárolós multiplexálás (ha jelentős méretű puffer van az eszközökben) elve: a tárolóban ne haladjuk meg az előírt sorhosszat A maximális késleltetés a tároló méretével változtatható előnye: a tároló nélküli esetnél nagyobb multiplexálási nyereség hátránya: forgalmi jellemzőktől (korrelációktól) erősen függ, bonyolultabb méretezési eljárások szükségesek

20 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Lindberger formula (Tidblom formula) [2, 6] Tároló nélküli multiplexálás d=1.2m+60  2 /C d: ekvivalens sávszélesség m: a forgalom átlagértéke  : a forgalom szórása C: a link sebessége A képlet veszteségi valószínűség (IP csomag vesztés) és kicsi (100-as nagyságrendű) puffer esetén érvényes. ON-OFF (Ki-Be-kapcsolású) forrásokra:  2 =m*(h-m) d=1.2m+60m(h-m)/C h m

21 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Tidblom képlet alkalmazása (Lindberger általánosítása) Effektív sávszélesség függése a linksebességtől d=am[1+3y(1-m/h)] ha 3y   min(3,h/m) d=am[1+3y 2 (1-m/h)] ha 3 < 3y 2   h/m d=ah egyébként, ahol y=(-2log P veszteség )/(C/h) és a=1-(2log P veszteség / 100)

22 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Effektív sávszélesség önhasonló forgalom források esetén [3,4] Ilkka Norros formulája: Tárolós multiplexálás esetére: c(m,a) = m + C linkre beengedhető források száma: C/c(m,a) H: Hurst paraméter (önhasonlósági mérce értéke: 0.5-1) κ(H) : H H (1-H) 1-H m: források átlagos forgalma a: források forgalmának variációs együtthatója (σ 2 /m) B: tároló-helyek száma (puffer mérete) ε : csomagvesztés valószínűsége B -(1-H)/H (m*a) 1/(2H)

23 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Gbps link terhelhetősége 10 Mbps csúcssebességű LAN forgalom folyamokkal H = 0.8 puffer : MByte Variációs együttható=90000 M=2.5Mbps Util=25% M=5Mbps Util=50% M=7.5Mbps Util=75% Kihasználtság: %

24 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Késleltetés alakulása az 1 Gb/s linkeken - M/M/1 modell Kérdés: a link meddig terhelhető Poisson forgalom mellett? M/M/1 modell: Átlagos csomagméret: 1500 Byte Link sebesség: 1Gb/s Átlagos kiszolgálási idő (s) az átlagos csomagméret és link sebesség függvénye: s = 1500 byte/1 Gb/s=0.012 msec Ténylegesen várakozó hívásokra: P(várakozási idő > t) =e –t(1-A)/s A: link kihasználtsága Alkalmazhatóság: csak ha elég „sima” a forgalom! Várakozási sor Kiszolgáló

25 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Processzor osztásos sorbanállási modell bemutatása/1 ( legegyszerűbb eset) TCP fairness modellezésére: végtelen sok forrás igazságosan (fair módon) osztozkodik az éppen rendelkezésre álló sávszélességen

26 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Processzor osztásos sorbanállási modell bemutatása/2 [1] ( legegyszerűbb eset) X: a letöltendő file mérete KByte-ban T(X): X méretű file letöltési ideje, E(T(x)) ennek várható értéke RO: a link kihasználtsága C felh : ADSL felhasználók download irányú hozzáférési sebessége R=C/ C felh : a modell fontos paramétere, ennyi felhasználó szolgálható ki a C linken egyidejűleg a hozzáférési sávszélességének megfelelő sebességgel E 2 (R,R*RO) : Erlang 2. formulája Előnye: nem igényel információt a forgalom összetételéről, jellemzőiről csak a link átlagos terhelését veszi figyelembe Késleltetési tényező (>1) Reciproka : Fun faktor (<1) Ideális letöltési idő Erlang 2.képlete tört áramkörszámra Alapötlet: a link a usereket azok hozzáférési sebességével szolgálja ki, nem mindet egyszerre! a többi igény egy sorban várakozik - file letöltési ideje=linken való átvitel ideje+várakozási idő

27 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Késleltetési tényező változása a link kihasználtságának függvényében (C=1Mbps – 10 Mbps), C felh =512 Kbps Processzor osztásos sorbanállási modell eredményei

28 Az IP hálózat forgalmának elemzése csomagszintű mérések alapján

29 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban IP forgalommérés típusai Passzív mérés Aktív mérés (hálózati terhelés mérés) (teszt forgalom generálás) Hálózattervezéshez (passzív mérésre) használt eszközök: MRTG (Multi-Router Traffic Grapher)- aggregált forgalom mérésére Netflow - kapcsolatok forgalmának mérésére Nem adnak információt a: csomagszintű forgalmi jellemzőkről (csomagméret eloszlás, csomagbeérkezési folyamat jellemzői, kapcsolat-szintű információk stb) forgalom típusonkénti csomagszintű jellemzőkről forgalom pillanatnyi ingadozásáról, börsztösségéről (önhasonlóságáról) forgalom belső korrelációiról (autokorreláció) speciális forgalmak volumenéről (pl. Skype, egyéb P2P) Protokoll analizátoros mérések szükségesek a csomagszintű elemzésekhez link terhelés, kapcsolatok darabszáma fajlagos felhasználói forgalom csomag- és folyamszintű adatok processzor terhelés stb. RTT (Round Trip Time) Késleltetés Késleltetés ingadozás (jitter) Csomagvesztés

30 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban MRTG-MultiRouter Traffic Grapher - Tobias Oetiker A routerekből gyűjthetünk statisztikákat a belső számlálók (MIB- Management Information Base) kiolvasásával Alkalmas eszközzel (SNMP=Simple Network Management Protocol) lekérdezhetjük, majd elemezhetjük és grafikonon megjelentethetjük az adatokat MRTG gyűjti, tárolja és megjeleníti a mérési adatsorokat  Ciklikus adatbázist használ (Round Robin Database)  Aggregálja az adatokat napi adatok → heti adatok → havi adatok → éves adatok  Hatékony tárkihasználás Heti adatok Havi Éves Napi

31 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Példa MRTG mérésre : Budapest Internet Exchange (www.bix.hu)/1 Napi forgalmi profil 5 perces átlagok Heti forgalmi profil 30 perces átlagok

32 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Példa MRTG mérésre : Budapest Internet Exchange (www.bix.hu)/2 Havi forgalmi profil 2 órás átlagok Éves forgalmi profil Napi átlagok

33 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban NetFlow - folyamszintű adatok mérése Flow: valamilyen tulajdonság alapján összesített (aggregált) csomagok halmaza Különféle aggregációs sémák (pl. Callrecord, ASrecord) A flow-kban tárolt alapinformációk: forrás és cél IP cím forrás és cél port IP protokoll (TCP, UDP, egyéb) type of service (TOS=Type of Service bit) AS=Autonomous System szám stb. Kapott információk: átvitt byte-ok száma átvitt csomagok száma flow-k időtartama használt protokollok

34 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Példa NetFlow mérésre (ADSL felhasználók egy csoportjára)

35 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Forgalom megoszlás alkalmazások szerint (2006.évi adat)

36 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban PC + szoftver (Sniffer portable) Csomagszintű mérési módszer SnifferBook Ultra 256 MB memória gyakori mentések, csomagvesztés PC+ mérőkártya Közvetlenül merev lemezre (640 GB) írhatók az adatok, több napos mérés, csomagvesztés 0 % GE interfész (port monitorozás) Cél: Csomagok fejlécének mentése, majd a fejléc információk feldolgozása Eredmények: Hálózat szűk keresztmetszetének felderítése Speciális forgalmak (P2P, Skype) detektálása, elemzése Hálózati performancia mérések (csomagvesztés, késleltetés, késleltetés ingadozás, börsztösség stb) Csomagméret eloszlás meghatározás

37 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Az IP hálózat szűk keresztmetszetének felderítése/1 Cél: a mérési ponttól távolabbi linken kialakult torlódásra következtetni egy adott linken gyűjtött csomagfejléc sokaság statisztikai jellemzőiből X-mérce – TCP folyamok throughputjának csúcsossága ( V/M) „szűk keresztmetszetű linken relatíve kis érték”

38 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban  Késleltetési tényező (delay faktor) – az ideálishoz (=1) képest „szűk keresztmetszet esetén az értéke >3”  Csomagbeérkezési időközök eloszlása (4.momentum=PIT-kurtosis) „ha a szűk keresztmetszet a mérési pont előtt van”  Csomagvesztés „TCP forgalom esetén nagysága nem utal szűk keresztmetszetre” : szűk linken hasonló nagyságrendű lehet, mint torlódásmentes esetben  Kapcsolatok sávszélessége – számos tényezőtől függ, nem feltétlenül utal szűk keresztmetszetre! Az IP hálózat szűk keresztmetszetének felderítése/2

39 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban A forgalom mikroszerkezetének vizsgálata •Börsztösségi vizsgálatok (msec) – kapacitás tervezéshez Önhasonlóság - Hurst paraméter (H= ,7) •Véletlen (Poisson típusú) csomagbeérkezés vizsgálatok

40 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Csomagméret statisztikai adatai/1

41 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Csomagméret sűrűség- és eloszlásfüggvénye Csomagméret statisztikai adatai/2

42 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban P2P forgalom azonosítás Főbb alkalmazás jellemzők:  Folyamatosan változó és gyakran titkos protokollok  Véletlenszerű, fix, default és 80-as (HTTP) port használat  Nagyméretű csomagok Főbb heurisztikák: 1. Ismert nem P2P alkalmazások forgalma (a http kivételével) kiszűrhető (source_port /destination_port) pl. FTP:21, telnet:23,ssh:22, http, web:80 2. Default P2P portok beazonosítása pl. gnutella:6346, Kazaa: HTTP portokat használó alkalmazások elkülönítése, WEB és P2P szétválasztása WEB: source és destination között több párhuzamos kapcsolat, web szerver beazonosítás P2P: kapcsolat több különböző IP címmel 4. IP párok, melyek egyidejűleg létesítenek TCP és UDP kapcsolatokat (ez P2P forgalom) 5. Ha egy IP cím egy adott portot (fix port) sokszor használ → P2P folyam 6. Átvitt adat > 1 MByte és/vagy időtartam > 10 perc

43 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Skype forgalom azonosítása Mire használható: internetes telefonhívásra videó-telefonálásra konferencia beszélgetésre üzenet küldésre (chat,csevegés) file-ok átvitelére Skype In Skype Out Előnyei: •képes címfordítókon (NAT) és tűzfalakon átjutni • hangminőség alacsony átviteli sebesség esetén is elfogadható (VBR codek) • nagyobb csomagvesztést is elvisel • Skype hálózaton belül ingyenes

44 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Skype tulajdonságai  Alkalmazás-szintű protokollja titkosított, gyakorlatilag visszafejthetetlen  Csak az átviteli réteg protokollok analizálhatók (IP címek, TCP/UDP portok)  Sávszélesség és csomagméret alapján nem azonosítható egyértelműen, mert más alkalmazásokra is jellemzőek lehetnek a megfigyelt karakterisztikák. Csomagméret Sávszélesség Kbit/sec Átlag Kbit/sec

45 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Skype azonosítási algoritmus lépései/1 1. Kapcsolat szerverekkel (port és cím-alapú azonosítás) Akkor használható, ha a mérés kezdete után jelentkezett be a felhasználó. – Login Szerver (LS) - felhasználói azonosítás Közvetlen: kliens→LSközvetett: kliens→SN→LS Ha ilyen kapcsolat megfigyelhető → potenciális Skype felhasználó

46 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Skype azonosítási algoritmus lépései/2 – Bootstrap Super Node – első indításkor mindenképpen van kapcsolódás – Update Szerver – újabb szoftver verzió kiderítése – Buddy-list Szerver – partner- lista frissítés Ritkán kapcsolódik ezekhez a kliens, emiatt az ezekkel való kapcsolat hiánya nem egyértelmű cáfolata az alkalmazás használatának. 2.SC ↔ SN jelzéskapcsolat Ha a mérés kezdete előtt jelentkezett be a felhasználó, akkor is jó. Jelzésforgalomban jellegzetes forgalmi minta Kimenő irányban ( SC→SN) bizonyos csomagméret tartományba eső csomagoknál 1 perces periodicitás tapasztalható (periódikus „szívhang” -keep alive- üzenetek) „szívhang” csomagok

47 Az IP hálózat forgalmi modellezése és megbízhatósági vizsgálata

48 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Célkitűzések Az IP hálózat kapacitásának tervezéséhez szükséges, hogy  meg tudjuk határozni a várható forgalmi terheléseket hibamentes esetben és hibás állapotok esetén is.  a hibák hatásának pontos modellezéséhez ne csak az IP réteget, hanem az azt kiszolgáló transzport hálózati rétegeket is modellezzük  számításokkal meghatározzuk az aktuális és tervezett IP hálózat, valamint a hálózaton nyújtandó szolgáltatások várható rendelkezésre állását. Erre az IP hálózaton a Best Effort (BE) forgalom mellett megjelenő real-time és üzleti adat forgalmak által igényelt garantált átviteli minőség és magas rendelkezésre állás miatt van szükség.

49 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Hibaokok megoszlása az IP hálózatban - University of Michigan [ 7] 7% Felhasználói berendezés hibája (CPE) 36% Router üzemeltetési hibák tSoftware/hardware frissítés tKonfigurálási hibák 21% Router hibák tHardware hibák tSoftware minőségi problémák Fizikai linkek 27% tHálózatvédelem Torlódás 5% tHálózatvezérlés Rossz szándékú 2% Ismeretlen hibaok 2% Forrás: University of Michigan tMPLS Traffic Engineering tFüggetlen optikai utak tGyors helyreállítás tSW-folyamatok elkülönítése és redundanciája t %-os HW rendelkezésre állás tÜzem közbeni SW frissítés tÜzem közbeni HW csere t Egy órányi hálózati kiesés okozta veszteség az értékpapír kiskereskedelemben $6.45 M  A hálózati hibák jelentős gazdasági károkat okozhatnak (felhasználónak, szolgáltatónak)  Védelmi megoldások alkalmazása elsődleges célja a szolgáltatóknak.

50 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban A megbízhatósági elemzés főbb típusai A hálózatban bekövetkezett hibák hatásának elemzését különböző mélységben és részletezettséggel végezhetjük el:  A legegyszerűbb módszerrel megvizsgálhatjuk, hogy a domináns hibák milyen hatást gyakorolhatnak az alapvető hálózati jellemzőkre és hálózati képességekre. (pl. az optikai kábelek elvágásának milyen hatása van a hálózat fizikai és logikai összefüggőségére)  Összetettebb vizsgálatokkal a hibás hálózat terhelési viszonyai és a megmaradt kapacitások is elemezhetők. (pl. az optikai kábelek elvágásának milyen hatása van böngészéskor a letöltések időtartamának növekedésére)  Ennél még bonyolultabb módszereket igényel a szolgáltatások minőségi jellemzőinek vizsgálata. (pl. egy optikai kábel elvágásának milyen hatása van a hang és képminőségre)

51 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Rendelkezésre állási alapfogalmak/1 MTBF (Mean Time Between Failures) A meghibásodások közötti időtartam várható értéke. Általában az eszközök gyártója adja meg. Új fejlesztésű eszközök esetében tesztelési adatok, régebbi fejlesztések esetén az üzemelő eszközökben előfordult hiba- statisztikák szolgálnak alapul a megadásához. MTTR (Mean Time To Repair) A meghibásodás időpontjától a rendszer működésének helyreállításáig tartó időtartam várható értéke. Nagyrészt az üzemeltetési gyakorlattól, ezen belül főleg a tartalék alkatrészek elérhetőségétől függ. DTR - Kiesési időarány (Down Time Ratio) A hibás időszakok aránya a teljes megfigyelési időhöz képest. Komplementere a rendelkezésre állás (vagy használhatóság).

52 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Rendelkezésre állás (használhatóság) (Availability, A(t)) A rendelkezésre állás az üzemképes állapotban töltött idő és az összes megfigyelési idő hányadosa valamely kezdőponttól (0) egy adott t időpontig. Alternatív definíció szerint a rendelkezésre állás annak a valószínűsége, hogy a megfigyelt rendszer üzemképes a [0,t] intervallumban. Vizsgálataink tárgyát ez az érték képezi, amely az MTBF és MTTR segítségével a következőképpen fejezhető ki: Rendelkezésre állási alapfogalmak/2 A = MTBF / (MTBF + MTTR). Ennek analógiájára megadható a DTR számítási képlete is: DTR=1-A = MTTR / (MTBF + MTTR).

53 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Soros kapcsolás, párhuzamos kapcsolás Soros kapcsolás DTR=1-(1-DTR 1 )*(1-DTR 2 ) ≈ DTR 1 +DTR 2 AVAIL=AVAIL 1 *AVAIL 2 DTR 1 AVAIL 1 DTR 2 AVAIL Párhuzamos kapcsolás DTR=DTR 1 *DTR 2 AVAIL=1-(1-AVAIL 1 )*(1-AVAIL 2 ) ≈ AVAIL 1 + AVAIL 2

54 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Rétegelt (többrétegű) hálózati modell/1 Napjaink távközlő hálózataiban általában többféle hálózati technológiát alkalmaznak egymás mellett. A különböző technológiák eltérő hálózati funkciókat valósítanak meg a teljes rendszer számára. Az ilyen hálózatok az egyes technológiák szerint rétegekre bonthatók, és a szomszédos rétegek kliens- szerver kapcsolatban vannak egymással. Az egyes rétegek meghibásodási jellemzői eltérőek, és ezek a rétegek együttesen határozzák meg a hálózat megbízhatóságát. A valós hálózatok nagy méretűek, rengeteg berendezésből állnak, és ezek bármelyike meghibásodhat (2 n összefüggés). Ezért a vizsgálandó állapottér nagyon nagy lehet, és az állapotok számítógépes kiértékelése akár több napot is igénybe vehet. Ezért fontos az, hogy körültekintően határozzuk meg a vizsgálatok célját, az alkalmazott modelleket és módszereket.

55 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Fizikai hálózat Hibaesemények Adaptáció/védelem Védelmi mechanizmusok Alkalmazások forgalma Logikai hálózat Forgalmi viszonyok Hibahatások továbbterjedése Kiesések Kiszolgálandó forgalom Rétegelt (többrétegű) hálózati modell/2 Hiba hatás tovább terjedése a magasabb szintű rétegek felé: Például, ha a fizikai rétegben történt egy hiba (pl. kábel elvágás), és nincs a fizikai rétegben védelem megvalósítva, akkor a hibás kábelen áthaladó összes magasabb rétegbeli összeköttetést meg fogja szakítani ennek az egy kábelnek a hibája.

56 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Router megbízhatósági modellje ház (chassis) ventillátorral: MTBF ~ óra route processzor (GRP): ált. duplázott redundáns elem, MTBF ~ óra tápegység (PS): ált. duplázott, redundáns elem, MTBF ~ óra clock scheduler kártya (CSC): a kapcsolómátrix komponense, ált. duplázott, redundáns elem, MTBF ~ óra switch fabric kártya (SFC): a kapcsolómátrix komponense, gyakorta háromszorozott, redundáns elem, MTBF ~ óra GigabitEthernet (GE): interfész kártya, MTBF= óra operációs rendszer (SW): MTBF ~ óra

57 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban IP hálózatmodell előállítása IP hálózat modell elkészítése: Csomópontok, linkek Routing (OSPF) – forgalom elvezetés Eszközök: FLEXPLANET (BME) /OPNET SPGURU (OPNET) Fizikai réteg modellezése: Kábelszakadások vizsgálata, átviteli eszközök hibáinak modellezése Eszköz: FLEXPLANET (BME)

58 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Hálózat analízis OPNET Technologies, Inc. NetDoctor FlowAnalysis Reachability Analysis Failure Analysis Discrete Event Simulation (DES) Hybrid Simulation Tervezés MPLS Traffic Engineering design Konfiguráció helyességének ellenőrzése Routing szimulátor - útvonalválasztás modellezé- se, elemzése, link terhelések meghatározása gyors - nagy hálózatok vizsgálata Teljesítőképességi elemzések alkalmazásokra, erőforrásokra hosszú futási idők - pontos rövidebb futási idők - kevésbé pontos Hálózat optimalizálás (optimális forgalom elvezetések meghatározása Service Provider GURU tervező eszköz

59 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Kapcsolat hálózati adatbázisokkal, nyilvántartó rendszerekkel FLEXPLANET (rétegelt hálózat modell felépítése) Hálózatok: IP, Ethernet, SDH/PDH, WDM, optikai hálózat Tervezési segéd adatok: koordináták, hierarchia stb grafikus megjelenítés listák Hálózat tervező Forgalmi és megbízhatósági analízis FLEXPLANET tervező eszköz

60 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Irodalom [1] J. Charzinski:Fun factor for dimensioning elastic traffic [2] Lindberger, K.: Dimensioning and Design methods for Integrated ATM Networks Proceedings of ITC 14. Antibes Juan-les-Pins, France [3] A. Patel: Statistical Multiplexing of Self-Similar Traffic: Theoretical and Simulation Results [4]: S. Bodamer, J. Charzinsky: Evaluation of Effective Bandwidth Schemes for self- Similar traffic [5] W. Paxson, S. Floyd: Wide-Area traffic: The failure of Poisson modeling df [6] Cost-257, Final Riport [7] Converged networks and services. Internal lecture presentation material of Norwegian University of Science and Technology

61 Konkoly Lászlóné/ Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Köszönöm a figyelmet!


Letölteni ppt "Forgalmi méretezés, forgalom mérés és megbízhatósági analízis az IP hálózatban Konkoly Lászlóné PKI Fejlesztési Igazgatóság IP forgalmi és architektúrális."

Hasonló előadás


Google Hirdetések