2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 O Serviço Experimental MonIPÊ Estratégias de Medição Ativa e Análise de Resultados Edison Melo.

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1 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 O Serviço Experimental MonIPÊ Estratégias de Medição Ativa e Análise de Resultados Edison Melo Equipe MonIPÊ monipe-sc@npd.ufsc.br monipe-ba@ npd.ufsc.br http://wiki.monipe.rnp.br

2 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Agenda Matrizes de Medição – Métricas e aplicabilidade – Testes Regulares Ferramentas Parâmetros de medições Matriz de medições – Testes sob Demanda Na última milha Análise de resultados – Gráficos CACTISonar – Resultados – Análises de eventos – Conclusões

3 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Atraso em um sentido – Detecção de sintomas de congestionamento – Medição de alta precisão, – Validar aplicação na rede (ex: VoIP, Vídeo) Atraso de ida e volta – Identificar congestionamento na rede – Identificar baixo desempenho em TCP em links de alta velocidade – Medir a disponibilidade de dispositivos de rede – Estimar o atraso sem a necessidade de sincronização de relógios 3 Métricas e aplicabilidade (1)

4 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Variação do atraso em um sentido Predição de desempenho de aplicações sensíveis a variação do atraso (VoIP) – Dimensionamento do de-jitter buffer – Detecção de sintomas de congestionamento Perda de pacotes Congestionamento e erros são as duas maiores razões para a perda de pacotes 4 Métricas e aplicabilidade (2)

5 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Largura de banda alcançável (TCP/UDP) – Certificação do enlace contratado, – Dimensionamento de aplicações, – Simulação e aplicação rodando na rede Métricas Derivadas MOS – Métrica subjetiva para avaliar capacidade da rede para suportar VoIP – Estimativa do valor através de parâmetros da rede (atraso, variação do atraso e perdas) 5 Métricas e aplicabilidade (3)

6 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Testes Regulares Realizados periodicamente Configuração fixa Utiliza a malha de medição e parâmetros fixos Utilizado para simulação do comportamento de aplicações Análise de tendências da rede Testes sob Demanda Usuários autorizados – Utilizado para certificação de enlaces entre PoPs e instituições – Obtenção de resultados em tempo real Usuários em geral – Utilizado para medição da última milha 6 Classificação dos Testes

7 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Ambiente de medições – CACTISonar, perfSONAR CL-MP e perfSONAR MA Ferramentas e Métricas – OWAMP Medição do atraso em um sentido Perdas em um sentido Cálculo da variação do atraso Cálculo do MOS Outras métricas derivadas – BWCTL Largura de banda alcançável em TCP Largura de banda alcançável em UDP Outras métricas derivadas 7 Testes Regulares

8 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 8 Testes Regulares – Malha de medição

9 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Parâmetros de medição – OWAMP (Full Mesh) –O propósito da malha de medição (full mesh) é ter uma visão geral do estado da rede identificando individualmente o estado da comunicação entre todos os PoPs – Periodicidade De 5 em 5 minutos – Pacotes de teste: 10 pacotes por fluxo de teste – Tamanho do pacote: 42 Bytes 20 Bytes: IP 8 Bytes: UDP 14 Bytes: Payload – Intervalo entre pacotes de teste: 10 pacotes por segundo – Largura de banda para medição: ~3,36Kbps por fluxo – Impacto na rede: Desprezível 9 Testes Regulares - OWAMP

10 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 10 Malha de medição rede IPÊ – OWAMP (Full Mesh) Medição entre os PoPs (Full Mesh) Instituições medem com o PoP diretamente conectado Um ciclo de medição a cada 5 minutos 289 medições por ciclo Agendamento: CACTISonar MA Central - Escalamento: CL-MP Testes Regulares – OWAMP (2) +9 PoPs =30,24 => 87,36

11 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 O objetivo desta medição periódica é obter indicadores de desempenho da rede na presença de tráfego de voz utilizando o codec g.711 Protocolo: UDP Periodicidade: – De 60 em 60 minutos Duração do teste: 3 minutos PPS: 50 Tamanho do pacote: 200 Bytes – 20 Bytes – cabeçalho IP – 8 Bytes – UDP – 12 Bytes – RTP – 160 Bytes - Payload – Consumo de banda: 80Kbps por fluxo – Impacto na rede: Baixo 11 Simulação de fluxo de voz – g.711 Testes Regulares – OWAMP (3)

12 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 12 Malha de medição rede IPÊ – Simulação Fluxo g.711 Fluxos com origem e destino em Brasília Um ciclo de medição de 3 minutos a cada 60 minutos 34 medições por ciclo Agendamento: CACTISonar MA Central - Escalamento: CL-MP Armazenamento: MA-SQL Testes Regulares – OWAMP (4)

13 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 O objetivo desta medição periódica é obter indicadores de desempenho da rede na presença de tráfego de voz utilizando o codec g.729. Protocolo: UDP Periodicidade: – De 30 em 30 minutos Duração do teste: 3 minutos PPS: 50 Tamanho do pacote: 60 Bytes – 20 Bytes – cabeçalho IP – 8 Bytes – UDP – 12 Bytes – RTP – 28 Bytes - Payload Consumo de banda: 24 Kbps Impacto na rede: Baixo 13 Testes Regulares – OWAMP (5) Simulação de fluxo de voz – g.729

14 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 14 Fluxos com origem e destino em Brasília Um ciclo de medição de 3 minutos a cada 30 minutos 34 medições por ciclo Agendamento: CACTISonar MA Central - Escalamento: CL-MP Armazenamento: MA-SQL Malha de medição rede IPÊ – Simulação Fluxo g.729 Testes Regulares – OWAMP (6)

15 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Esta medição tem como objetivo identificar a largura de banda alcançável entre dois pontos finais. Periodicidade De 60 em 60 minutos Duração do teste – 10 segundos Tamanho da janela TCP – Otimizada pelo BDP Consumo de banda: Deve utilizar toda a banda disponível até o limite da capacidade da interface Impacto na rede: – Baixo – Semelhante a um FTP 15 Parâmetros de medição BWCTL – Medição TCP Testes Regulares – Bwctl

16 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 16 Malha de medição rede IPÊ – Largura de banda alcançável - BWCTL - TCP Um ciclo de medição a cada 60 minutos 40 medições por ciclo Agendamento: CACTISonar Escalamento: CL-MP Armazenamento: MA-SQL Testes Regulares – Bwctl (2)

17 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 As medições sob demanda são utilizadas para avaliar instantaneamente o estado da rede. O objetivo deste tipo de medição é permitir aos usuários autorizados realizarem medições não contempladas pelas medições regulares. Este tipo de medição tem como objetivo descobrir a capacidade de um enlace ou uma conexão fim-a-fim em escoar um determinado tipo de tráfego. Avaliar com mais profundidade um problema de desempenho na rede. 17 Testes sob Demanda

18 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Ambiente – ICE, perfSONAR/CL-MP Ferramenta: – BWCTL - UDP Finalidade – Certificação de desempenho/capacidade de enlaces Tipo de usuário – Usuários autorizados Parâmetros de medição – Largura de banda: Configurável – Tamanho do pacote: 1500 Bytes – Largura de banda para medição: Configurável – Impacto na rede: Pode ser Alto 18 Certificação de enlaces em tempo real (UDP) Testes sob Demanda

19 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Ambiente – ICE, perfSONAR CL-MP Ferramenta – BWCTL - TCP Finalidade: – Certificação de desempenho/capacidade de enlaces Tipo de usuário – Usuários autorizados Parâmetros de medição – Duração do teste: Configurável pelo usuário – Tamanho da janela TCP: Otimizada pelo BDP – Largura de banda para medição: Deve utilizar toda a banda disponível até o limite da capacidade das interfaces Impacto na rede: – Depende do tempo, porém usa TCP e se adapta – Semelhante ao FTP 19 Certificação de enlaces em tempo real (TCP) Testes sob Demanda

20 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Ambiente – ICE, perfSONAR CL-MP Ferramenta – OWAMP Finalidade – Verificação de qualidade do enlace em tempo real Tipo de usuário – Usuários autorizados Métricas – Atraso unidirecional e perdas Parâmetros de medição - OWAMP – Pacotes de teste: 10 pacotes por teste ou Configurável – Tamanho do pacote: 42 Bytes (14 + 20 + 8) ou Configurável – Intervalo entre pacotes de teste: 10 pacotes por segundo ou Configurável – Largura de banda para medição: ~3,36Kbps ou Configurável – Impacto na rede: Desprezível por padrão (Pode ser alto) 20 Atraso e perdas em um sentido Testes sob Demanda

21 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Ambiente de medição – Network Diagnostic Tool (NDT) - Servidores – Cliente WEB na estação do usuário final Métricas – Largura de banda alcançável em TCP Parâmetros de medição – Duração 10 segundos – cliente para servidor 10 segundos – servidor para cliente Consumo de banda – Deve utilizar toda a banda disponível até o limite da capacidade da interface de menor capacidade Impacto na rede: – Baixo – Semelhante a um FTP 21 Desempenho da última milha Testes sob Demanda

22 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Visualização de resultados

23 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Ferramenta: ping – Atraso Bidirecional – Variação do Atraso Bidirecional – Pacotes – Percentis Ferramenta: owamp * – Atraso Unidirecional – Variação do Atraso Unidirecional – Pacotes (erros, fora de ordem, perdidos) – Percentis – Sincronização de Relógio – Erro de Temporização – Hops – MOS Tipos de gráficos Gráficos CACTISonar (1) * Gráficos utilizados até o momento pelo Monipê

24 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Ferramenta: bwctl (tcp) * – Vazão – Quantidade de dados transmitidos – Janela – MTU, MSS Ferramenta: bwctl (udp) – Vazão – Perda – Buffer – Datagramas – Jitter – Banda Transmitida – Acumulado Tipos de gráficos Gráficos CACTISonar (2) * Gráficos utilizados até o momento pelo Monipê

25 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Atraso Unidirecional Este gráfico mostra o atraso unidirecional entre dois Pontos Medição em milisegundos (ms) Valores: Mínimo, Médio, Mediana, Máximo

26 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Variação do atraso Basicamente é a diferença do tempo de chegada entre pacotes Não é sensível a precisão de relógio Medido em MS | (Gráfico geralmente mostra em m (ms), microsegundos) Valores no gráfico –Variação do atraso –Desvio padrão

27 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Atraso - Percentis Um percentil é o valor de uma variável abaixo do qual uma determinada porcentagem de observações se encontra. Então o 25 o percentil é o valor (ou escore), abaixo dos quais 25 por cento das observações podem ser encontrados –Considerando a média do atraso -p25 – 25% Dos valores medidos para atraso e tem valor inferior a 2,20 MS -P50 – 50% Dos valores medidos para o atraso tem valor inferior a 2,22 MS

28 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Pacotes Apresenta percentual de –OWD Loss: Pacotes perdidos –OWD Dup: Pacotes duplicados –OWD Reord: Pacotes fora de ordem

29 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 MOS Mean Opinion Score –Nível / Escala 5 excelente 4 bom 3 Médio 2 Ruim 1 péssimo

30 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 HOP Número de roteadores no caminho fim-a-fim –Permite verificar mudanças de topologia –Caminhos assimétricos

31 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Clock Sync Mostra se o teste OWAMP foi realizado com o host sincronizado através do NTP

32 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Time error Apresenta o erro de relógio do host em relação ao NTP em segundos –O relógio dos dois hosts envolvidos na medição são apresentados –SC: ST1 (GPS) –PR: ST2 (Fonte Interna via NTP)

33 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 BWCTL - Bandwidth Estimativa da largura de banda alcançável Medida em bps / Mbps O gráfico apresenta somente um sentido da medição

34 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 BWCTL - Transmitted Estimativa da quantidade de dados transmitida Medida em bytes / Mbytes O gráfico apresenta somente um sentido da medição

35 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 BWCTL – Packet (Característica do pacote) MTU - Unidade Máxima de Transmissão – MTU descreve o tamanho máximo de um pacote IP que pode ser transferido sobre um link sem fragmentação 1500 bytes (Ethernet, 802.11 WLAN) 9000 ou mais Bytes (Jumbo Frame, se ativo) MSS - Maximum Segment Size Genericamente: MTU – ( IP + TCP Headers) = 1500 - (20 + 20) = 1460

36 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 BWCTL - Window Tamanho da Janela TCP Medido em Bytes Relação com o BDP BDP = Largura de banda de contenção/gargalo x Atraso do caminho Ajuda a estimar tamanho ótimo da janela do TCP Ex: Link 2Mbps, atraso RTT = 300ms 2000000 x 0,30 = 600.000 / 8 = 75.000 bytes = Valor da janela TCP, ou 2/8 = 0,25 * 0,3 = 0,75M = 75 Kbytes 10Mbps, atraso 100ms 10.000.000 x 0,10 = 1.000.00 / 8 = 12.500 bytes = 125 KBytes

37 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Efeito do tamanho da janela TCP na Vazão 64KB=42Mbps 75KB=100Mbps 420K=413Mbps RTT ~ 6ms BDP Larg. Banda=1G Efeito do tamanho da Janela TCP 37 Medição na Rede Giga

38 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Análise de resultados

39 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Panorama geral da rede (out/2008)

40 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Panorama geral da rede (mai/2009)

41 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Panorama geral da rede

42 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Panorama geral da rede (out/2008)

43 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Panorama geral da rede (mai/2009) RJ – One Way Delay

44 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 SC PA (out/2008) Banda X Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional

45 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Vazão TCP: PA RJ Porque baixa vazão se existe banda no sentido PA -> RJ ??? Banda X Vazão

46 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Vazão RS SC (09/10/2008) Hops OWD Mps – Links PoPs SC 1Gbps RS 100Mbps * * Instalação Provisória Evento: enlace SC – RS Fora Enlace Fora do Ar

47 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 VoIP MOS: PA (102M) – SC (2,5G) RJ - PA SC - PA PA - SC Qualidade de Voz através da análise do MOS

48 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 VoIP MOS: AM (20M) – SC (2,5G) AM - SP SC - AM AM - SC Qualidade de Voz através da análise do MOS (2)

49 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS (3)

50 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS (4)

51 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS (5)

52 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) II AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS (6)

53 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Categorias de Enlaces dos PoPs – Enlaces entre 1Gbps e 10Gbps RS, SC, PR, SP, RJ, BA, PE, CE, MG, DF – Enlaces entre 100Mbps e 155Mbps MT, PA, RN, ES – Enlaces de 6 a 20Mbps - Terrestre AM, AC – Enlaces de 4 e 6Mbps - Satélite RR, AP Analise de Medições (out/2008)

54 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Analise de Medições (out/2008) Categorias de Enlaces dos PoPs – Enlaces entre 1Gbps e 10Gbps RS, SC, PR, SP, RJ, BA, PE, CE, MG, DF Enlaces não congestionados Enlaces de alta capacidade de transmissão OWD Estável (Atraso Unidirecional) Baixa ou quase nenhuma perda de pacotes MOS Muito bom Vazão TCP Limitada pelo BDP Bom sincronismo através da rede ( Jitter <0,02ms) Atraso baixo e mantém correlação com a distância entre os PoPs Variação do atraso dentro do esperado

55 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Categorias de Enlaces dos PoPs – Enlaces entre 100Mbps e 155Mbps Alguns Enlaces congestionados – PA pelo menos em um sentido – atualmente ok ?? – MT está OK OWD Não Estável Relativa perdas de pacotes MOS razoável (RNP PA) Baixa Vazão Sincronismo NTP ruim (links congestionados) Analise de Medições (out/2008)

56 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Categorias de Enlaces dos PoPs – Enlaces de 6 a 20Mbps - Terrestre AM, AC Enlaces congestionados – Enlaces de baixa capacidade OWD Variável Alta perdas de pacotes no sentido do PoP para o Núcleo da rede Baixa vazão (~ 650kbps/150kbps horário Pico e não congestionado) Sincronismo NTP via rede ruim Médio Atraso Variação do atraso médio e constante Analise de Medições (out/2008)

57 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Categorias de Enlaces dos PoPs – Enlaces de 4 e 6Mbps - Satélite Enlaces congestionados Elevada perdas de pacotes MOS razoável ( RNP AP) Baixa Vazão Sincronismo NTP ruim (links congestionados) Elevado tempo de propagação OWD > 250ms causado pelo enlace via satélite Analise de Medições (out/2008)

58 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Conclusões Matrizes são dimensionadas para: Possibilitar uma visão geral da saúde da rede Emular o comportamento de aplicações Categorizações específicas dos enlaces Eventos podem ser visualizados pelas medições

59 2ª Reunião MonIPÊ - 10º Workshop RNP Recife – 27/Maio/2009 Obrigado Dúvidas/Sugestões Edison Melo melo@npd.ufsc.br Equipe MonIPÊ monipe-sc@monipe.ufsc.br monipe-ba@monipe.ufsc.br http://wiki.monipe.rnp.br/