O Serviço Experimental MonIPÊ
Matrizes de Medição e avaliação dos
resultados de medições ativas
Murilo Vetter
Equipe MonIPÊ
[email protected]
[email protected]
http://wiki.nuperc.unifacs.br/portalmonipe/
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Agenda
• Matrizes de Medição
• Avaliação de resultados
– Métricas selecionadas
– Gráficos CACTISonar
– Testes Regulares
– Resultados
• Ferramentas
– Análises de eventos
• Parâmetros de
– Conclusões
medições
• Matriz de medições
– Testes sob Demanda
• Na última milha
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Matrizes de Medição
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Métricas
• 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)
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Métricas II
• 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)
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Classificação dos Testes
• 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
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6
Testes Regulares
• 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
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7
Testes Regulares – Malha de medição
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
8
Testes Regulares - OWAMP
• 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
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Testes Regulares - OWAMP
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
NPctes/fluxo
Tam Pctes
Bytes/fluxo
Bits / fluxo
Kbbps
Fluxos
No Pcotes por fluxo
14+20+8
NPctes * Tam-Pctes
Bytes/fluxo * 8
Bits/fluxo / 1000
No Fluxos de medição
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10
42
420
3360
3,36
289
10
Testes Regulares – OWAMP (2)
Simulação de fluxo de voz – g.711
• 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
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Testes Regulares – OWAMP (3)
Malha de medição rede IPÊ – Simulação Fluxo g.711
Destino /
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Origem
AC
AM AP BA CE DF ES MG MT
1 AC
80
2 AM
80
3 AP
80
4 BA
80
5 CE
80
6 DF
80
80 80 80 80 80 80 80
7 ES
80
8 MG
80
9 MT
80
10 PA
80
11 PE
80
12 PR
80
13 RJ
80
14 RN
80
15 RR
80
16 RS
80
17 SC
80
18 SP
80
Kbps
80
80 80 80 80 1360 80 80 80
PPS
50
50 50 50 50 850 50 50 50
• 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
10 11 12 13 14 15 16 17 18
PA PE PR RJ RN RR RS SC SP
80 80 80 80 80 80 80 80 80
80 80 80 80 80 80 80 80 80
50 50 50 50 50 50 50 50 50
Kbps
PPS
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
1360
850
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
80
50
2.640
1700
Simulção de
chamada com G.711
Kbbps
80
Destino /
1
Duração
3min
Origem
AM
Fluxos
34
1 AM
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Testes Regulares – OWAMP (7)
Simulação de fluxo de voz – g.729
• 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
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Testes Regulares – OWAMP (8)
Malha de medição rede IPÊ – Simulação Fluxo g.729
• 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
Destino /
Origem
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Testes Regulares – Bwctl
Parâmetros de medição BWCTL – Medição TCP
• 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
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Testes Regulares – Bwctl (2)
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
Janela Servidor
Calculado de acordo com BDP
Janela Cliente
Calculado de acordo com BDP
Duração
10 Segundos
Intervalo
1 / hora
Fluxos de medição 40
Baseado na topologia da rede IPÊ = Medição entre vizinhos nos dois sentidos
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Testes sob Demanda
• 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.
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Testes sob Demanda
Certificação de enlaces em tempo real (UDP)
• 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
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Testes sob Demanda
Certificação de enlaces em tempo real (TCP)
• 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
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
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Testes sob Demanda
Atraso e perdas em um sentido
• 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)
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
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Testes sob Demanda
Desempenho da última milha
• 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
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Avaliação de resultados
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Gráficos CACTISonar
Representação dos gráficos
• 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.
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Gráficos CACTISonar II
Tipos de gráficos
• 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
* Gráficos utilizados até
o momento pelo Monipê
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Gráficos CACTISonar III
Tipos de gráficos
• Ferramenta: bwctl (tcp) *
–
–
–
–
Vazão
Pacotes
Banda Transmitida
Janela
• Ferramenta: bwctl (udp)
–
–
–
–
–
–
–
Vazão
Perda
Buffer
Datagramas
Jitter
Banda Transmitida
Acumulado
* Gráficos utilizados até
o momento pelo Monipê
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
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
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 25o
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
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
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
MOS
• Mean Opinion Score
– Nível / Escala
 5 excelente
 4 bom
 3 Médio
 2 Ruim
 1 péssimo
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
HOP
• Número de roteadores no caminho fim-a-fim
– Permite verificar mudanças de topologia
– Caminhos assimétricos
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Clock Sync
• Mostra se o testes OWAMP foi realizado com o host sincronizado
através do NTP
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)
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
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
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, 802.11 WLAN)
9000 ou mais Bytes (Jumbo Frame, se ativo)
MSS - Maximum Segment Size

Genericamente: MTU – ( IP + TCP Headers) = 1500 - (20 + 20) = 1460

•
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
BWCTL - Window

Tamanho da Janela TCP


Medido em Bytes
Relação com o BDP
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
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
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
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
MOS
• MOS está diretamente ligada a
– Atraso
– Perda de Pacotes
– Variação do atraso
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
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
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)
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
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
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
PA → SC
Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
SC → PA
Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional II
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
SC → PA
Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional II
Fonte
Sincronismo
SC – ST1 (GPS)
PA – ST2
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
SC → PA
Banda X Atraso Unidirecional X Variação de Atraso Unidirecional
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Vazão TCP: PA → RJ
Banda X Vazão
Porque baixa
vazão se existe
banda no
sentido
PA -> RJ
???
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Vazão RS → SC (09/10/2008)
Enlace Fora do Ar
Evento:
enlace SC – RS Fora
Hops
Mps – Links PoPs
SC 1Gbps
RS 100Mbps *
OWD
* Instalação Provisória
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
VoIP MOS: PA (102M) – SC
(2,5G)
Qualidade de Voz através da análise do MOS
SC - PA
PA - SC
RJ - PA
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
VoIP MOS: AM (20M) – SC
(2,5G)
Qualidade de Voz através da análise do MOS II
SC - AM
AM - SC
AM - SP
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G)
Qualidade de Voz através da análise do MOS III
SC - AC
AC - SC
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G)
Qualidade de Voz através da análise do MOS III
SC - AC
AC - SC
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G)
Qualidade de Voz através da análise do MOS III
AC - SC
SC - AC
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
VoIP MOS: AC (6M) – SC (2,5G) II
Qualidade de Voz através da análise do MOS III
AC - SC
SC - AC
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Vazão TCP
• SC  RS =2,5Gbps
• SC PR = 2,5Gbps
• Vazão muito
diferente
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Panorama geral da rede
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Panorama geral da rede
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Panorama geral da rede
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
14º Seminário RNP de Capacitação e Inovação
Obrigado
Dúvidas/Sugestões
Murilo Vetter
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