経路制御情報を利用したトラフィック情報予測機構の設計と実装総合政策学部 4 年　村井研究室

吉田 雅史 (marki) 親： kaizaki

サブ親： qoo

卒業論文発表

本研究で実現したこと、　　　　　　　　　本研究による成果 本研究で実現したこと

トラフィック状況を把握したい地点と実際に計測を行う地点の分離 本研究による成果

ネットワークトポロジの変化に対応した多地点計測の実現 SUMPO の実装

既存計測手法の問題点 (1/3)

トラフィック流量の増加 フルダンプの限界 計算機負荷の軽減手法

サンプリング、フィルタリング、フローでの計測 さらなるトラフィック流量の増加

定点計測の限界 ネットワーク運用の判断指標としての有用性の低下

多地点計測の必要性 計算機負荷の分散による解決

定点計測の限界

ネットーク数の増加 ネットワーク再構築 ネットワーク拡張　　トポロジの変化

A

CD

FE

G

B

H

既存計測手法の問題点 (2/3)

I

既存多地点計測は、ネットワークトポロジに依存する

多地点計測の課題

既存計測手法の問題点 (3/3)

ネットワークトラブル時 トラフィック状態把握

既存の多地点計測ではネットワークトラブル時の経路変化に動的に対応できない

A

CD

FE

G

B

Hトラブル

多地点計測の課題

問題点のまとめ トラフィック計測にかかる計算機負荷の増加

多地点計測の必要性 多地点計測の課題

動的なネットワークトポロジ変化への対応 要求される計測手法

計算機負荷を抑えた計測手法 計測地点を変更することなくあらゆる地点のトラフィック状態を把握できる計測手法 動的なネットワークトポロジ変化に対応した計測手法

経路制御情報を利用した多地点計測システムの提案

各計測地点によるネットワークトポロジの把握 計測していない地点のトラフィック情報の予測

計測地点の増加、計測地点の変更に関わる問題の解決 動的経路変化に対応した計測

多地点計測 計算機負荷の分散

トラフィック流量増加に起因する問題の改善

A

CD

FE

G

B

H

トラブル

B,E,DB,E,F,DAトラブル後トラブル前予測地点

動的経路変化の例ネットワークトラブルによる経路変化への対応

ネットワーク異常時においても正しいトラフィック情報把握が実現

経路制御情報の利用によるネットワークトポロジ変化への対応

設計要件 各計測地点の把握 計測地点毎のトラフィック情報予測地点への経路の把握 計測地点毎のフィルタリング条件の作成 各計測地点によるフィルタリング条件に従った計測 各計測地点の計測情報の統合

収集モジュール管理機構

集計モジュール収集モジュール

manager

Measurement point

収集モジュール

動作概要図ISP

組織 組織

NOC

組織

AS

収集モジュールmanager

フィルタリング情報

トラフィック情報

トラフィック情報フィルタリング情報

経路制御情報計測地点→ トラフィック情報予測地点の経路把握

フィルタリング条件の決定

トラフィック情報予測地点

収集モジュール管理機構

Measurement point

Measurementpoint

SUMPO( さんぽ ) の実装 SUMPO

- System Uniting Measurement Pointsby OSPF advertise

messages

OSPF 単一エリアにおける本計測手法のプロトタイプ実装

－ OSPF 単一エリア実装－

R1

R2 R3

R4 R5 R6N1

N2 N3 R8R7 R9

N5N4 N6

計測地点R router

networkN

トラフィック情報予測地点

フィルタリング情報

1. LSDB の取得 SNMP OSPF ver.2 MIB

2. 計測地点毎に SPF 計算 linked list

4. 収集モジュール Libpcap

5. 集計モジュール gnuplot

SUMPO の概要3. フィルタリング条件 の決定

SPF ツリー

SUMPO の実装環境

機種 PC 互換機プロセッサ PentiumⅢ

550MHzメモリ 256MBHD 80GB

OS FreeBSD5.2- RELEASE

使用言語 Cコンパイラ gcc3.4.3

libpcap Libpcap0.8.1gnuplot Gnuplot4.0

ハードウェア実装環境 ソフトウェア実装環境

SUMPO の評価 評価目的

本計測システムによるトラフィック予測情報の有用性 評価軸

トラフィック予測情報と実トラフィック情報の整合性 トラフィック情報予測地点における網羅性 フィルタリング条件作成所要時間の評価 計測地点とトラフィック情報予測地点の情報同期所要時間

SUMPO の評価環境 実際の AS ネットワークでのシミュレーション

シミュレーションデータの時間帯 開始時刻： 2004/12/27( 月 ) 22 時 06 分 00 秒 終了時刻： 2004/12/27( 月 ) 22 時 16 分 00 秒

ASBRASBR

Network R 宛の パ ケ ッ トを キ ャ プ チャ

Network R 宛の パ ケ ッ トを キ ャ プ チャ

計測地点 A計測地点 B

Network R

Network R 宛の パ ケ ッ トを キ ャ プ チャ

Network A

Network B

Network Cトラフィック情報予測地点 C

トラフィック予測情報と　　　実トラフィック情報の整合性の評価(1/4)

評価結果計測地点通過

パケット数予測地点 C 通過

パケット数信頼係数 (%)

計測地点A

35883 35057 97.70

計測地点B

38787 37526 96.74 考察

トラフィック予測情報と実トラフィック情報において高い整合性を確認 トラフィック予測情報をトラフィック状態を把握する指標として利用可能 フィルタリング情報の作成は成功

評価目的 計測地点にてトラフィック予測地点を通過すると判断したパケットが実際にトラフィック予測地点をどの程度の割合で通過するかの検証

トラフィック情報予測地点における　　　　　　　　　　　　　　　　　　網羅性の評価 (2/4) 評価目的；トラフィック情報予測地点と計測地点を　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　分離した計測が可能か否かの検証

考察 計測地点とトラフィック予測地点での類似 計測地点を合計することでさらに実トラフィックに近似 秒単位の時間間隔ではトラフィック状況を把握する上で支障はない

フィルタリング条件　　　　　　作成所要時間の評価 (3/4) 評価目的

経路変化への対応時間の検証LSDB取得所要時間 フィルタリング条件作成所要時間

計測地点A

5.281 5.434061

計測地点B

5.281 5.430221 考察

LSDB取得所要時間が大部分 予測地点の変更には迅速に対応可能 ネットワークトポロジの変化には約 5 秒程度の時間を要する

計測地点とトラフィック情報予測地点の　　　　　　　情報同期所要時間の評価(4/4)

評価目的 時間精度によるトラフィック予測情報の利用範囲の検証

RTT(msec) 情報同期所要時間 (msec)計測地点A

2.008 -92.227

計測地点B

121.045 -26.698

差分 (B-A)

119.037 65.529 考察 計測地点よりも先に予測地点を通過 NTP を用いた時間軸管理を行ったが，完全な時間同期は困難

ネットワーク設計・構築全般、ミリ秒単位の精度を必要としないトラブルシュートには適している セッション管理、フロー間の関連性の把握などには不適

評価のまとめ トラフィック状況を把握したい地点と実際に計測を行う地点の分離

計測地点と予測地点の高い整合性 計測地点の増加による網羅性の向上 トポロジ変化への対応

本計測手法の弱点 ミリ秒単位の精度を必要とする計測

結論 多地点計測による計算機負荷の分散 計測地点に囚われないトラフィック状態の把握 経路制御情報に連動した動的多地点計測

計算機資源問題の改善 ネットワークトポロジの変化に対応したトラフィック計測の実現

今後の課題（修士でやりたい事） Measurement point の選択

最適な収集モジュールの決定 重複計測の回避 manager による収集モジュール設置地点における計算機負荷の制限指定

本計測システムに適したネットワークトポロジ・計測地点設置場所の議論 様々な経路制御プロトコルへの対応

OSPF 複数エリアへの対応 LSDB取得時間の短縮 (Database Description packet 利用 )

他経路制御プロトコル