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14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação O Serviço Experimental MonIPÊ Matrizes de Medição e avaliação dos resultados de medições ativas Murilo Vetter.

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1 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação O Serviço Experimental MonIPÊ Matrizes de Medição e avaliação dos resultados de medições ativas Murilo Vetter Equipe MonIPÊ

2 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Agenda Matrizes de Medição – Métricas selecionadas – Testes Regulares Ferramentas Parâmetros de medições Matriz de medições – Testes sob Demanda Na última milha Avaliação de resultados – Gráficos CACTISonar – Resultados – Análises de eventos – Conclusões

3 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Matrizes de Medição

4 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Atraso em um sentido – Detecção de sintomas de congestionamento – Medição de alta precisão, – Validar aplicação na rede (ex: VoIP, Vídeo) Variação do atraso em um sentido e perdas em um sentido – Predição de desempenho de aplicações sensíveis a variação do atraso (VoIP) 4 Métricas

5 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 II

6 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 8 Testes Regulares – Malha de medição

9 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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

11 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 (2)

12 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 (3)

13 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 (7) Simulação de fluxo de voz – g.729

14 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 (8)

15 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 ( ) 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Avaliação de resultados

23 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Gráficos do CACTISonar são em formato RRD semelhante aos gráficos da infraestrutura do CACTI. Em cada gráfico, são correlacionados dados incomuns que representam tipos de informações pertinentes. Um arquivo em RRD armazena informações de um ou mais diferentes tipos de gráficos. Existem gráficos que são derivados de métricas previamente obtidas, realizando a correlação entre elas (ex. MOS) O CACTISonar mapeia cada ferramenta de linha de comando do CL-MP para um arquivo RRD diferente, coletando as métricas pertinentes a cada ferramenta. Representação dos gráficos Gráficos CACTISonar

24 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Ferramenta: ping – Atraso Bidirecional – Variação do Atraso Bidirecional – Pacotes – Percentis – MOS Ferramenta: owamp * – Atraso Unidirecional – Variação do Atraso Unidirecional – Pacotes – Percentis – Sincronização de Relógio – Erro de Temporização – Hops – MOS Tipos de gráficos Gráficos CACTISonar II * Gráficos utilizados até o momento pelo Monipê

25 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Ferramenta: bwctl (tcp) * – Vazão – Pacotes – Banda Transmitida – Janela Ferramenta: bwctl (udp) – Vazão – Perda – Buffer – Datagramas – Jitter – Banda Transmitida – Acumulado Tipos de gráficos Gráficos CACTISonar III * Gráficos utilizados até o momento pelo Monipê

26 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Atraso Unidirecional Este gráfico mostra o atraso unidirecional entre dois Pontos Medição em milisegundos (ms) Valores: Mínimo, Médio, Mediana, Máximo

27 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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

28 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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

29 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Pacotes Apresenta percentual de –OWD Loss: Pacotes perdidos –OWD Dup: Pacotes duplicados –OWD Reord: Pacotes fora de ordem

30 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação MOS Mean Opinion Score –Nível / Escala 5 excelente 4 bom 3 Médio 2 Ruim 1 péssimo

31 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação HOP Número de roteadores no caminho fim-a-fim –Permite verificar mudanças de topologia –Caminhos assimétricos

32 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Clock Sync Mostra se o testes OWAMP foi realizado com o host sincronizado através do NTP

33 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Time error Apresenta o erro em segundos dos dois hosts finais envolvidos na medição –SC: ST1 (GPS) –PR: ST2 (Fonte Interna via NTP)

34 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação BWCTL - Bandwidth Estimativa da largura alcançável Medida em bps / Mbps O gráfico apresenta somente um sentido da medição

35 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação BWCTL - Transmitted Estimativa da banda transmitida Medida em bytes / Mbytes O gráfico apresenta somente um sentido da medição

36 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação BWCTL - Packet 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, WLAN) 9000 ou mais Bytes (Jumbo Frame, se ativo) MSS - Maximum Segment Size Genericamente: MTU – ( IP + TCP Headers) = ( ) = 1460

37 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação BWCTL - Window Tamanho da Janela TCP Medido em Bytes Relação com o BDP

38 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação O que é possível ser visualizado? Alteração de topologia através da queda de enlaces – da análise do número de hops de um enlace Qualidade da voz nos enlaces – Através do MOS Atraso, perdas, capacidade do menor enlace – Vazão

39 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Quais problemas afetam as medições? Relógios não sincronizados ou com baixa exatidão no sincronismo Enlaces congestionados Disponibilidade – Enlaces – Infra-estrutura de medições: MPs, MA, CactiSonar, etc.. BDP Firewall entre os Pontos de Medição Ferramentas de medição mal configuradas

40 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Vazão TCP A vazão em TCP está diretamente ligada a – Atraso – Perda de Pacotes – Tamanho de Buffer da Janela – Congestionamento Ajustes na janela através do BDP devem ser realizados para maximizar a vazão em TCP

41 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação MOS MOS está diretamente ligada a – Atraso – Perda de Pacotes – Variação do atraso

42 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Categorias de Enlaces 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

43 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Resultado das Medições 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

44 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Resultado das Medições II Categorias de Enlaces dos PoPs – Enlaces entre 100Mbps e 155Mbps Alguns Enlaces congestionados – PA pelo menos em um sentido – MT está OK OWD Não Estável Relativa perdas de pacotes MOS razoável (RNP PA) Baixa Vazão Sincronismo NTP ruim (links congestionados)

45 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Resultado das Medições III 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 MOS (não é possível analisar pelos gráficos) Baixa vazão (~ 650kbps/150kbps horário Pico e não congestionado) Sincronismo NTP via rede ruim Médio Atraso Variação do atraso médio e constante

46 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Resultado das Medições IV Categorias de Enlaces dos PoPs – Enlaces de 4 e 6Mbps - Satélite Enlaces congestionados Elevada perdas de pacotes MOS razoável ( RNP PA) Baixa Vazão Sincronismo NTP ruim (links congestionados) Elevado tempo de propagação OWD > 250ms causado pelo enlace via satélite

47 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação PA SC Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional

48 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação SC PA Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional II

49 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação SC PA Fonte Sincronismo SC – ST1 (GPS) PA – ST2 Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional II

50 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação SC PA Banda X Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional

51 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Vazão TCP: PA RJ Porque baixa vazão se existe banda no sentido PA -> RJ ??? Banda X Vazão

52 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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

53 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação VoIP MOS: PA (102M) – SC (2,5G) RJ - PA SC - PA PA - SC Qualidade de Voz através da análise do MOS

54 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação VoIP MOS: AM (20M) – SC (2,5G) AM - SP SC - AM AM - SC Qualidade de Voz através da análise do MOS II

55 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS III

56 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS III

57 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS III

58 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) II AC - SC SC - AC Qualidade de Voz através da análise do MOS III

59 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Vazão TCP SC RS =2,5Gbps SC PR = 2,5Gbps Vazão muito diferente

60 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Panorama geral da rede

61 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Panorama geral da rede

62 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Panorama geral da rede

63 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação 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

64 14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação Obrigado Dúvidas/Sugestões Murilo Vetter Equipe MonIPÊ


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