1 Universidade Federal de Santa Catarina Uma Ferramenta de Suporte a Simulação de Redes com o ns-2 Adriano Orlando Campestrini Florianópolis

2 Composição da Banca Orientador – Prof. Roberto Alexandre Dias Co-orientador – Prof. Frank Siqueira Banca – Prof. Roberto Willrich

3 Organização do Trabalho Introdução Objetivos Revisão Bibliográfica – Fundamentos de Simulações de Redes – Simuladores de Redes Desenvolvimento – A Abordagem – A Ferramenta – Estudo de Caso Conclusões

4 Introdução Técnicas de análise de desempenho de redes – Medição Análise passiva – sistemas já implantados – Modelagem analítica Complexidade e limitações – Experimentação Custo (equipamentos + tempo) – Simulação Controle, escalabilidade e custo ns-2  Network Simulator versão 2

5 Objetivos Principal – Desenvolver uma ferramenta que facilite a criação de simulações com o ns-2 Específicos – Facilitar a definição de caminhos para fluxos de dados – Implementar atraso de processamento, reserva de recursos e agregações de fluxos de dados – Acoplamento de novos algoritmos de roteamento – Geração de fluxos de dados em massa – Suporte a análise de desempenho das simulações

6 Redes de Computadores Aplicações HTTP/FTP e Multimídea QoS - Qualidade de Serviços – Situação atual: melhor esforço – Índice de perdas, atraso, jitter e vazão Engenharia de Tráfego – Roteamento RIP, OSPF e IS-IS – Balanceamento de carga MPLS – Multiprotocol Label Switching – Estrutura para definição explícita de rotas fim a fim

7 Simulador de redes – projeto VINT Implementa – Protocolos da arquitetura TCP/IP – Roteamento Interface – Scripts OTcl Network Animator Network Simulator - ns-2

8 J-Sim – Em geral lento – rápido para simulações complexas – Consome menos memória que o ns-2 SSFNet – em Java – Menor consumo de memória – Metade da velocidade do ns-2 SSFNet – em C++ – Maior consumo de memória – Velocidade semelhante à do ns-2 ns-2 – Maior abrangência e adesão – O mais rápido – consumo de memória elevado Avaliação sobre Simuladores de Redes

9 Funcionamento do ns-2

10 Complexidade dos scripts OTcl – Curva de aprendizado – Tamanho dos scripts: elaboração e manutenção Dificuldade para estender o ns-2 – Acoplar novos algoritmos de roteamento Resultados não quantitativos – Animações do Nam – Arquivo trace Definição do Problema

11 Critérios avaliados – Número de erros  Testes unitários – Desempenho  Rápido, consumo aceitável – Configurabilidade  Programável – Autodescrição  Bons exemplos e tutoriais – Aprendizado  OTcl – Facilidade de uso  Elaboração dos scripts – Satisfação subjetiva  Sem resultados quantitativos – Comunicabilidade  Interfaces não intuitívas – Controle sobre a atividade  Msgs. de erro e sucesso – Conformidade com as expectativas Geração de carga e resultados quantitativos Definição do Problema (2) Usabilidade

12 Gerador de scripts OTcl Acoplamento de algoritmos de roteamento Análise de desempenho das simulações – Processamento do arquivo trace – Vazão, atraso, jitter e perdas Gerador de carga Solução Proposta

13 Metodologias ágeis  XP Prática adotadas – Iterações curtas Prioriza o atendimento a mudanças – Cliente sempre disponível – Testes de aceitação – Implementação simples – Stand Up Meeting – Otimizações por último Metodologia de Desenvolvimento

14 Linguagem C - padrão POSIX Compilador GCC Linux Linguagem AWK Biblioteca spConfig – Análisador sintático baseado em XML IDE Anjuta Eletric Fence – libefence Ambiente de Desenvolvimento

15 NS4D Network Simulator for Dummies Arquivo topo – Topologia Arquivo flux – Carga de trabalho Configurações – ns4d.cfg

16 Configurável gera_carga.cfg Neutralidade Facilidade Gerador de Carga de Trabalho

17 Arquivo trace Registros de – Recebimento – Enfileiramento – Descarte Dados brutos

18 Módulo de Análise de Desenpenho Linguagem AWK – Vazão – Índice de Perdas – Atraso – Jitter Filtro por fluxo

19 Módulos de MPLS e Roteamento Rotas explícitas – Fim a fim Exemplo: – 2_4_10_5

20 Módulos Plus Novas funcionalidade para o ns-2 – Atraso de processamento Atrasos de fila, propagação e de transmissão – Divisão de recursos Divisão da largura de banda por grupo de fluxos – Agregação de fluxos Fluxos semelhantes tratados como se fossem um só

21 Distribuição de NS4D Padrão software livre – Automake e Autoconf Comandos para instalar./configure make make install

22 Estudo de caso Desempenho de algoritmos de roteamento – Redes congestionadas Experimento 1 – 17 nodos, 31 enlaces e 500 fluxos – Complexidade média Experimento 2 – 50 nodos, 200 enlaces e fluxos de dados – Complexidade alta

23 Topologia 1

24 Experimento 1 Resultados de atraso

25 Experimento 1 Índices de Perdas

26 Topologia 2

27 Experimento 2 Gerador de carga – fluxos Desempenho do NS4D – Scripts OTcl com linhas – Tempo de processamento: 9 segundos – Consumo máximo de memória: 82MB Plataforma – Pentium IV 1.2 GHz – 256MB RAM

28 Conclusão O estudo de caso mostra o sucesso do NS4D – Facilita o uso do ns-2 – Sucesso na implementação de Atraso de processamento Reserva de recursos Agregações de fluxos de dados – Permite acoplar novos algoritmos de roteamento – Gera fluxos de dados em massa – Possibilita a análise de desempenho das simulações

29 Trabalhos futuros Arquitetura distribuída – Cliente/Servidor – Web GUI Suporte a DiffServ Suporte a Wireless Manual do usuário

30 Módulos do NS4D