avaliação de desempenho medição
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Avaliação de Desempenho Medição. Carlos Alberto Kamienski ( [email protected] ) UFABC. Roteiro. Exemplos - Medição. Exemplos - Medição. http://corcovado.ceo.rnp.br/MRTGworkdir/trafego/internacional/. Exemplos - Medição. Exemplos - Medição. http://www.visualware.com/visualroute. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Avaliação de Desempenho Avaliação de Desempenho
MediçãoMedição
Carlos Alberto Kamienski ([email protected])
UFABC
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Carga (chamadas - x 1000)
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Medição
Técnica fundamental para a compreensão do comportamento de uma rede de computadores
Aplicações: Avaliar padrões e volume de tráfego Descobrir como os pacotes são roteados Avaliar a vazão e perda de pacotes em determinado roteador Identificar o atraso entre dois computadores Identificador locais e causas de congestionamento
Problema: o que, por que, onde, como, quando, o que, por que, onde, como, quando,
quemquem
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Medição - Aplicações
Avaliar padrões e volume de tráfego
Descobrir como os pacotes são roteados
Avaliar vazão e perda de pacotes em um roteador
Identificar o atraso entre dois computadores
Identificar locais e causas de congestionamento
Determinar a capacidade disponível de um caminho
Efetuar contabilidade e cobrança
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Seleção de métricas
Métricas que avaliam resultados Tempo: mede agilidade Taxa: mede produtividade Recurso: mede utilização
Métricas que avaliam disponibilidade Velocidade: serviço ativo Confiabilidade: erro Disponibilidade: possibilidade de utilização
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Métricas comuns em redes
Vazão (bits, pacotes)
Atraso (em um sentido – one-way, ida e volta - rtt)
Variação do atraso
Perda de pacotes
Capacidade disponível em um caminho
Tamanho das filas
Taxa de colisão (Ethernet)
Utilização média da rede (Ethernet)
Percentual de tráfego por protocolo
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Medição e Análise de Tráfego de Medição e Análise de Tráfego de RedesRedes
Obtenção dos dados de Tráfego
Medição de TráfegoMedição de Tráfego
Compreensão das Informações
Análise de TráfegoAnálise de Tráfego
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Tráfego: O que é um pacote?Tráfego: O que é um pacote?
Em uma rede de dados, o transmissor divide a sua mensagem em pequenos pacotes
Na internet, no máximo 1500 bytes
Protocolos de comunicação A comunicação precisa de regras para funcionar
Alguns protocolos usados na Internet IP, TCP: por isso existe o nome TCP/IP DNS, HTTP, FTP, SMTP, POP3 PPPoE
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Analisadores de ProtocoloAnalisadores de Protocolo
Como se consegue pegar os pacotes para ver o seu conteúdo?Existem programas que monitoram a interface de rede (placa ou modem) e capturam os pacotes e mostram ao usuárioSão chamados:
Analisadores de protocolos (nome correto) Sniffers (nome popular)
Exemplos: tcpdump (mais tradicional, usado por profissionais) Wireshark (tem boa interface gráfica)
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O que é um fluxo?O que é um fluxo?
Informação que representa um conjunto de pacotes fluindo de um canto pra outro na Internet
Ou seja, um resumo de uma transferência de dados
Exemplos: Um download de arquivo Um email Uma página web Uma seção de rádio on-line
20
O que é um fluxo?O que é um fluxo?
#inisec,inimil,endsec,endmil,ipsrc,sport,ipdst,dport,tbytes,tipo
1098672792,588978,1098672837,886214,150.161.183.220,4662,172.177.186.108,19701,517,2
1098672793,685966,1098672837,886217,150.161.183.220,4662,83.64.70.237,3548,517,2
1098672788,460389,1098672837,893538,172.176.239.203,3844,150.161.171.69,4662,704,2
1098672788,673699,1098672837,900061,150.161.171.69,4662,172.176.239.203,3844,714,2
1098672795,158221,1098672837,900419,194.95.72.63,1193,150.161.184.250,4662,798,2
1098672795,162083,1098672837,901409,150.161.184.250,4662,194.95.72.63,1193,730,2
1098672790,184942,1098672837,960387,172.210.127.178,4662,150.161.187.212,2358,619,2
1098672028,704647,1098672837,968580,62.233.184.98,2354,150.161.187.64,4662,51909,2
1098672794,822987,1098672837,968743,80.37.254.159,4662,150.161.30.107,64688,533,2
1098672781,294666,1098672838,89862,150.161.171.126,4662,80.138.193.6,1426,712,2
1098672793,14033,1098672838,137840,217.233.75.190,56748,150.161.2.211,29897,374,2
1098672784,359632,1098672838,149219,200.17.134.85,51913,81.33.194.53,4662,867,2
1098672795,105604,1098672838,149221,200.17.134.85,51429,217.116.12.130,4662,406,2
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Estado da Arte - MediçãoEstado da Arte - MediçãoImportante ferramenta de engenharia de redes Identificar comportamentos anômalos, ataques DoS Problemas de roteamento Auxiliar o dimensionamento e planejamento
Técnicas de Medição Passiva Ativa
Granularidade de medição passiva (trade-off) Pacotes (tcpdump, Ethereal) Fluxos (NetFlow, JFlow)
Carga útil: Privacidade
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Estado da Arte – AnáliseEstado da Arte – AnáliseAnálise: apresentar informação útil sobre os dados coletados na medição Volume e distribuição de tráfego, tempo de conexão
Análise básica X análise de aplicação
Análise detalhada (aplicação) auxilia Projeto e aprovisionamento Monitoramento da rede e de usuário final Identificação de aplicações emergentes
Problema: utilização de números de porta Aplicações P2P utilizam portas bem conhecidas
Necessidade: métodos de identificação de aplicações
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Medição Passiva e Ativa
Impacto na Operação da Rede
Medição Passiva Não injeta tráfego na rede Não interfere (na teoria) na operação da rede Métricas: vazão, taxa de perda de um elemento
Medição Ativa Injeta tráfego na rede (pacotes de teste) Altera a operação da rede Métricas: atraso, jitter, taxa de perda fim a fim
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Ferramentas – Capacidade/Vazão
Pathchar (ftp://ftp.ee.lbl.gov/pathchar/ ) Capacidade do caminho e vazão da conexão
Ttcp (http://renoir.csc.ncsu.edu/ttcp/ ) Vazão da conexão (congestiona a rede)
Pathrate (http://www.cis.udel.edu/~dovrolis/bwmeter.html ) Estima capacidade do gargalo de um caminho
Pathload (http://www.cis.udel.edu/~dovrolis/bwmeter.html ) Estima a capacidade disponível de um caminho
Bprobe (http://cs-people.bu.edu/carter/tools/Tools.html ) Capacidade do caminho
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Ferramentas – Análise de protocolos
tcpdump (http://www.tcpdump.org)
Sniffer em linha de comando (gera arquivo de “trace”)
Wireshark (http://www.wireshark.com)
Sniffer gráfico
tcptrace (http://www.tcptrace.org)
Lê arquivo de trace e gera análise de conexões TCP
Analyser (http://analyzer.polito.it/ )
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Ferramentas – Atraso/Perda
Ping Verifica se host está no ar Disponível para Unix/Linux e Windows
Imeter (ftp://ftp.intel.com/pub/ietf/ippm/Imeter-1.1.tar.gz )
Analisa dados de ping
Gnuplotping (http://ircache.nlanr.net/~wessels/Software/) Pings para vários hosts simultaneamente
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Ferramentas – Caminho
Traceroute Mostra caminho na rede Traceroute (Linux), tracert (windows)
VisualRoute (http://www.visualroute.com)
Traceroute gráfico
WhatRoute (http://crash.ihug.co.nz/~bryanc/ )
Traceroute gráfico
34
Traceroute: re.apartnet.br.inter.net -> re.apartnet.br.inter.net -> uol.com.bruol.com.br
C:\>tracert www.uol.com.br
Rastreando a rota para www.uol.com.br [200.221.8.17] com no máximo 30 saltos:
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6 50 ms 71 ms 40 ms PO2-0.BVG-PE-ROTN-01.telemar.net.br [200.223.131.2]
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35
Rotas - Traceroute
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36
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13 * * *
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37
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[23:14]buique{cak}: traceroute www.uol.com.br
traceroute: Warning: www.uol.com.br has multiple addresses; using 200.221.8.19
traceroute to www.uol.com.br (200.221.8.19), 30 hops max, 38 byte packets
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7 * * *
8 * * *
39
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C:\>tracert ssh.cin.ufpe.br
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13 230 ms 320 ms 451 ms pe-atm109.bb3.rnp.br [200.143.254.177]
14 * * * Esgotado o tempo limite do pedido.
15 * * * Esgotado o tempo limite do pedido.
40
Traceroute: cin.ufpe.br -> cin.ufpe.br -> re.apartnet.br.inter.net re.apartnet.br.inter.net
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18 sl-gw20-lon-0-0.sprintlink.net (213.206.128.101) 336 ms 337 ms 337 ms
19 213.206.159.174 (213.206.159.174) 338 ms 339 ms 339 ms
20 lisbon1-br1-p50.cprm.net (195.8.0.93) 339 ms 338 ms 339 ms
21 glass.cprm.net (195.8.0.126) 339 ms 338 ms 338 ms
50
Rotas Assimétricas: glass.cprm.net ->-> nic-2.matrix.com.br
1 lisbon1-br2-f400.cprm.net (195.8.0.120) 2.212 ms 0.446 ms 0.271 ms
2 lisbon1-cr1-g10.cprm.net (195.8.0.119) 0.355 ms 0.246 ms 0.327 ms
3 acr1-so-2-3-1.Miami.cw.net (208.172.99.137) 73.361 ms 73.431 ms 73.145 ms
4 agr3-loopback.Anaheim.cw.net (208.172.34.103) 140.441 ms 140.631 ms 135.875 ms
5 dcr1-so-0-2-0.Anaheim.cw.net (208.172.44.9) 139.843 ms 136.079 ms 139.826 ms
6 bpr1-so-0-0-0.LosAngeles.cw.net (208.172.44.94) 136.202 ms 141.023 ms 137.028 ms
7 primus-telecommunications-incorporated.LosAngeles.cw.net (208.173.57.18) 140.778 ms 136.263 ms 140.653 ms
8 G1-0-20.cr1b.lax.primustel.com (209.227.149.2) 142.361 ms 140.501 ms 140.327 ms
9 ATM6-0-101.cr2.sjc.primustel.com (209.227.128.50) 148.146 ms 148.330 ms 144.973 ms
10 ATM6-0-110.cr2.jfk.primustel.com (209.227.128.81) 193.052 ms 193.595 ms 192.507 ms
11 209.227.129.54 (209.227.129.54) 338.649 ms 338.820 ms 338.579 ms
12 200.201.192.36 (200.201.192.36) 339.043 ms 338.964 ms 339.157 ms
54
Looking Glass (Espelho)
Servidores que fornecem vários serviços para observar alguns aspectos da Internet Ping Traceroute Whois BGP lookup
Alguns servidores disponíveis: http://www.traceroute.org/#Looking%20Glass
56
Whois – Informações[9:48]buique{cak}: whois -s whois.registro.br cefetpb.br
domain: CEFETPB.BR
owner: CENTRO FEDERAL DE EDUCACAO TECNOLOGICA DA PARAIBA
ownerid: 024.489.510/0001-32
responsible: Ricardo Lima e Silva
address: Rua Primeiro de Maio, 720,
address: 58015-430 - Joao Pessoa - PB
phone: (083) 2412200 [280]
owner-c: RLS118
admin-c: RLS118
tech-c: RLS118
billing-c: RLS118
nserver: MESA.CEFETPB.BR 200.129.68.2
nsstat: 20021028 AA
nslastaa: 20021028
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changed: 20010117
status: published
nic-hdl-br: RLS118
person: Ricardo Lima e Silva
e-mail: [email protected]
address: Rua Primeiro de Maio, 720, Jaguaribe
address: 58015-430 - Joao Pessoa - PB
phone: (083) 2442200 [280]
created: 20000921
changed: 20010110
remarks: Security issues should also be addressed to
remarks: [email protected], http://www.nic.br/nbso.html
remarks: Mail abuse issues should also be addressed to
remarks: [email protected]
57
Ferramentas – Diversos
NTOP (http://www.ntop.org) Fornece várias informações sobre a rede
TBIT (http://www.icir.org/tbit/ ) Informações sobre o tipo do protocolo TCP
MRTG (http://www.mrtg.org) Informações sobre tráfego em enlaces (entre outras)
Rude/Crude (http://cvs.atm.tut.fi/rude/) Estimativa de jitter
HP OpenView – IBM NetView - Nagios Ferramentas de gerenciamento
61
Métricas Comuns e Ferramentas
Atraso de ida e volta (RTT) Ferramenta: ping Medição: ativa
Taxa de perda de ida e volta Ferramenta: ping Medição: ativa
Vazão de enlaces individuais Ferramenta: MRTG (www.mrtg.org) Medição: passiva
Tráfego em redes locais Ferramenta: tcpdump, Wireshark (Sniffer) Medição: passiva
62
SLA – Embratel
SLA – Service Level Agreement
Garantias Atraso Médio Mensal (Núcleo da Rede)
Máximo 75 milissegundos
Perda de Pacotes Média Mensal (Núcleo da Rede) No máximo 1%
Disponibilidade Média Mensal da Rede Superior ou igual a 99,7%.
63
Projeto de Experimentos 1/3
Experimentos a serem realizados na avaliação de desempenho devem ser planejados
Quantidade de experimentos Depende de precisão, histórico desejado, nível de análise pretendida,
fatores e níveis
Quantidade de amostras em cada experimento intervalo de confiança desejado
Duração da medição Em geral, deve ser suficiente para se obter dados significativos sobre as
métricas desejadas, para que se atinja os resultados do objetivo da análise
Algumas horas Alguns dias Algumas semanas Alguns meses
64
Projeto de Experimentos 2/3
Experimentos de medição devem ser distribuídos no tempo
A rede é dinâmica (escala de milisegundos, segundos, minutos) A rede é sazonal (escala de horas, dias, meses) Deve-se capturar a sazonalidade
Em geral: não é suficiente fazer todos os experimentos de medição num mesmo dia As conclusões podem não ser corretas ou gerais o suficiente
Exemplos Mesmo dia em horas diferentes A cada 5 minutos Todas as horas Todas os dias em determinada hora Três vezes ao dia (8h, 12h, 18h)
65
Projeto de Experimentos 3/3
Parâmetros O que pode ser configurado com valores diferentes durante a avaliação de
desempenho e que pode interferir nas métricas Quando se faz experimentação juntamente com medição
Ou seja, tráfego, requisições artificiais são geradas Exemplo: requisições web forçadas sobre um servidor web
Fatores: parâmetros cujos valores são modificado em experimentos diferentes
Ex: Quantidade de requisições Ex: Aplicação utilizada Ex: Endereço utilizado Ex: provedor utilizado
Níveis: Valores que os parâmetros assumem Ex: A aplicação pode ser A={Skype, MSN, Yahoo} Ex: a capacidade do enlace pode pode ser C={256K, 512K ou 1M} Ex: a quantidade de requisições por minuto R={1,10,100,1000,10000}
66
Exemplo de um Plano de Experimentos
Título Avaliação do Desempenho de Aplicações VoIP P2P
Objetivos Avaliar o comportamento dinâmico (uso de CODEC) de
aplicações VoIP P2P (e.g. Skype, Google Talk) sob diferentes condições da rede e o impacto na qualidade do áudio.
Métricas Características do usuário final: MOS, E-model, PESQ, PSQM,
PAMS? Características da rede: capacidade, atraso, jitter, perda de
pacotes.
67
Parâmetros, Fatores, Níveis
# Fator Níveis
1 VoIP applicationSkype, Google Talk, Yahoo Messenger with
voice
2 Audio sourceNoisy (e.g. music), conversation (with
periods of silence)
3WAN bottleneck
capacity 1M, 256K 150K, 56K, 28K, 9.6K
4 WAN delay (ms) 0, 1ms, 10ms, 100ms, 500ms, 1s, 10s
5 WAN packet loss 0.01%, 0.1%, 1%, 5%, 10%, 50%
6 WAN Jitter 0, 10%, 20%
7 Background traffic TCP session, no BG traffic
68
Exp #1: Impacto do atraso nas métricas
Fator Níveis
VoIP application 1 – Skype
2 - Google Talk;
3 - Yahoo Messenger
Audio source 1 - Noisy (e.g. music)
2 - Conversation (with periods of silence)
WAN bottleneck
capacity
Fixed = 128kbps
WAN delay (ms) 0, 1ms, 10ms, 100ms, 500ms, 1s, 10s
WAN packet loss Fixed = 0%
WAN Jitter Fixed = 0
Background traffic no BG traffic
69
Exp #2: Impacto da perda de pacotes
Factor Level
VoIP application 1 – Skype
2 - Google Talk;
3 - Yahoo Messenger
Audio source 1 - Noisy (e.g. music)
2 - Conversation (with periods of silence)
WAN bottleneck
capacity
Fixed = 128kbps
WAN delay (ms) Fixed = 100ms
WAN packet loss 0%, 1%, 5%, 10%, 50%
WAN Jitter Fixed = 0
Background traffic no BG traffic
70
Experimentação em Testbed
TestbedTestbedGPRT GPRT LANLAN
InternetInternet Remote User
Local User
Video ServerQoS PEPVPN PEP
DiffServ Router 1
DiffServ Router 2
P-Node AN1P-Node AN2
Router GPRT
LAN Switch GPRT
LAN Switch Testbed
Web ServerVideo PEP
X-PMT
Local Video Stream
Remote Video
Stream
Web clientVideo clientVPN PEP
71
Experimentação e MediçãoSkype e GTalk
Pontos de Coleta de Tráfego
EE
LAN do ReceptorLAN do Emissor
RR
Emuladorde Rede
Internet
NAT-E NAT-R
Avaliação de Desempenho Avaliação de Desempenho
MediçãoMedição
Carlos Alberto Kamienski ([email protected])
UFABC
1
2
5
10
75
80
85
90
95
100
0 1 2 3 4 5 6
Mé
dia
do ín
dic
e d
e ju
stiç
a
Carga (chamadas - x 1000)
20 30 40 50 60
Fases