Progetto cresco
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NS2 (Network Simulator 2) - Reliability of Telecommunications Networks - CIs (Critical Infrastructures) Interdependence. Progetto CRESCO. ENEA. C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi . NS2 Introduction . NS sta per Network Simulator

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Presentation Transcript


Progetto cresco

  • NS2 (Network Simulator 2)

  • - Reliability of Telecommunications Networks

  • - CIs (Critical Infrastructures) Interdependence

Progetto CRESCO

ENEA

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Ns2 introduction

NS2 Introduction

  • NS sta per Network Simulator

    Dal sito dei suoi sviluppatori: “NS is a discrete event simulator targeted at networkingresearch. NS providessubstantial support for simulation of TCP, routing, and multicast protocols, etc., over wired and wireless (local and satellite) networks.”

  • Piattaformesupportate

    • Linux (consigliata)

    • Windows (under Cygwin)

  • UltimaVersione ns-allinone-2.31

    • Libreriedioggetti e protocollidirete

    • Network Animator (NAM)

    • Xgraph

    • Altri tools utili per analizzareilcomportamentodiunarete

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Ns2 architecture

NS2 Architecture

  • Basata su due linguaggi di programmazione

    • C++

      • Usato per implementare protocolli, algoritmi e manipolare dati

    • OTcL (ObjectOrientedToolcommandLanguage)

      • Usato per implementare lo scenario, effettuare azioni in determinati istanti e manipolare oggetti C++ esistenti

      • Facilmente modificabile senza bisogno di ricompilare

  • Separazione della parte di controllo da quella dei “dati”

    • Operazioni di controllo in OTcL

    • Operazione sugli oggetti C++

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Ns2 architecture1

NS2 Architecture

Relazione

Otcl/C++

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Ns2 objects

NS2 Objects

  • Applicazioni

    • Generatori di traffico

      • CBR (Constant Bit Rate), Exponential On/Off, …

    • Simulazioni di applicazioni

      • Ftp, HTTP, Telnet, SSH, …

    • User-defined

  • Agenti

    • Protocolli a livello di trasporto

      • UDP, TCP, Userdefined

  • Nodi

    • Unicast, MultiCast

  • Link

    • Half-Duplex, Full-Duplex

  • Tipologia di Code

    • FCFS, RED, FQ, …

  • Routing, Failureevent, etc …

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Ns2 simulation scenario

NS2 Simulation Scenario

Applicazioni

Agenti

Nodi

Links

Queue

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Ns2 simulation

NS2 Simulation

Schema

Generale

  • Descrivere lo scenario di rete mediante uno script OTcl

  • Eseguire la simulazione

    • Dalla shell di linux digitare ns <nome script.tcl>

  • Analizzare i risultati

    • A seconda di quanto viene specificato nello script OTcl in input, NS può dare in uscita diversi tipi di file di output:

      • Output trace di ns

      • Output trace per NAM

      • Output per visualizzatori grafici

      • File creati ad-hoc

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Ns2 definizione dello scenario di simulazione

NS2 Definizione dello scenario di simulazione

Sequenza

Di

Azioni

  • Creazione di un eventscheduler

    • Definire il tempo in cui gli eventi devono verificarsi

  • Impostazioni del tracing

    • Specificare i file di output ed eventuale monitoraggio delle code

  • Creazione dello scenario di rete

    • Definizione di nodi, link e politica di gestione delle code

  • Setup del routing

    • Statico (default) o Dinamico

    • Unicast (default) o Multicast

  • Inserimento di modelli di errore e di possibili eventi di guasto

    • Canale rumoroso, break-down di nodi o links

  • Creazione delle connessioni a livello di trasporto

  • Generazione delle sorgenti di traffico

  • Operazioni per la terminazione

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Ns2 analisys

NS2 Analisys

  • Analisi di congestione

    • Throughput delle connessioni

    • Evoluzione dinamica delle finestre di trasmissione delle sorgenti

  • Monitoring delle code

    • Pacchetti nel presenti buffer

    • Pacchetti scartati

  • Failureevents

    • Reazione della rete in caso di singolo guasto o guasti a cascata

  • Analisi prestazionali

    • Tempo medio di consegna dei pacchetti

    • Numero di connessioni attive ad un certo istante di tempo

    • Numero di pacchetti ricevuti a destinazione

    • Etc.

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Ns2 installazione su enea grid

NS2 installazione su ENEA-GRID

  • La suite ns2-allinone-2.30 è disposizione di tutti gli utenti afs della cella ENEA

    • Lanciatori

      • NS2  netsim2

      • NAM (Network AniMator) ns2namtool

      • Xgraph ns2xgraph

  • E’ possibile lanciare NS2 dai seguenti host

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Progetto cresco spiii 2

Reliability

Of

Telecom Italia BBN (BackBone Nazionale)

Progetto CRESCO SPIII.2

ENEA

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Bbn over ip di telecom italia

BBN over IP di Telecom Italia

  • Definizione della Topologia

    • 32 PoP OPB (OpticalPacketBackBone)

    • 24 PoP BBN

      • Attestati ai PoP OPB più importanti

      • Organizzati in coppie formano 12 bacini di raccolta

    • 66 SGU (nella realtà sono 630)

      • Doppia Attestazione ai PoP BBN

      • Organizzati in 33 Aree di Gateway

    • LinksPoPOPBiPoPOPBjdi tipo STM-1÷STM-64

    • LinksPoPBBNiPoPOPBjdi tipo STM1

    • LinksSGUiPoPBBNjdi tipo STM1

  • Tipologia di code: Drop-Tail

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Bbn over ip di telecom italia1

BBN over IP di Telecom Italia

  • Agenti e Sorgenti di traffico

    • 100 agenti TCP e 100 agenti Sink sugli SGU

      • FTP application su ogni agente TCP

      • Dimensione del file FTP distribuita secondo PARETO con media M=10Kbytes e shapeβ=1,5

      • Richieste di connessione seguono un processo di Poisson tempi di interarrivo esponenziali con λ=0.001 sec.

      • Connessioni TCP Sink generate in modo random, tra coppie src-dst locate in diverse Aree Gateway

      • Traffico medio = λ_1 * num_SGU*M*8 = 5.28 Gbps

    • 100 agenti UDP e 100 agenti Null sui 28 PoP OPB di OuterCore

      • CBR source su ogni agente UDP con rate = 1Mbps e dimensione dei pkts pari a 1000 Bytes

      • Connessioni UDPNullrandom e tra PoP OPB diversi

      • Traffico costante UDP costante = 100*28*1Mbps = 2.8 Gbps.

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Bbn over ip di telecom italia2

Cl = 1+ 1x Rb /(BW - Rb )

Rb

BBN over IP di Telecom Italia

  • Routing

    • Dinamico DV

      • Path a costo minimo

      • A parità di costo mimino, path a numero minimo di hops

    • Funzione DynamicCost

      • Cl = Ca+Cr*Fte (Ra , Rb).

      • Fte(Ra,Rb)=Rb/Ra=Rb/(BW-Rb)

        • BW: BandWidth

        • Rb : bandaoccupatadaltrafficodati

      • Cl = 1+Rb/(BW-Rb)

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Bbn over ip di telecom italia3

BBN over IP di Telecom Italia

Failureevent sui PoP BBN FI e RM1

Processo on/off Esponenziale governato da 4 parametri

a: tempo a partire dal quale l’evento può verificarsi

b: valore atteso del tempo di up

c: valore atteso del tempo di down

d: instante di fine del processo on/off

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Bbn over ip di telecom italia4

BBN over IP di Telecom Italia

  • Results analisys

    • Ottima reazione agli eventi di congestione

      • Grazie alla funzione Dynamic Cost

      • Grazie alla alta capacità di trasmissione dei link

    • Ottima reazione agli eventi di guasto

      • Non si hanno perdite significative di dati

      • Grazie alla struttura a doppia stella della topologia di rete

      • Doppia attestazione dei PoP e degli SGU

      • Presenza di link di ridondanza per ogni link di default.

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Progetto cresco spiii 5

Interdipendenza

delle

Infrastrutture Critiche

Progetto CRESCO SPIII.5

ENEA

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Definition of ci critical infrastructure

Definition of CI (Critical Infrastructure)

  • Sistema in grado di fornire servizi essenziali alla società attuale

    • Sistema elettrico (produzione, distribuzione, etc.)

    • Sistema di telecomunicazioni

    • Sistema economico – finanziario

    • Sistema sanitario

    • Sistema dei trasporti (ferroviario, aereo, etc.)

    • Sistema approvvigionamento combustibili

    • Sistema di fornitura Acqua

    • Altri …

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Cis interdependences

CIs interdependences

  • Questi sistemi sono tra loro interagenti, ovvero ognuno di essi usa i servizi offerti dagli altri con gradi diversi di dipendenza

  • Leontief ha stabilito il livello di rischio a cui è sottoposta una CI in base ad un fault o negazione del servizio da parte di una altra CI

C.R. Portici – 11 dicembre 2007 Saverio Di Blasi


Cis interdependence analisys model

CIs Interdependence analisys model

  • Basato sul modello IIM (Input-outputInoperabilityModel )

  • Ogni sistema o sotto-sistema è definito come una Entità la cui operabilità dipende dalle risorse fornite da altre Entità ad essa collegate

  • L’entità i-esima è modellata tramite la variabile di “inoperabilità” xi definita in [0;1]

    • xi = 0  piena funzionalità dell’entità i-esima

    • xi = 1  piena inoperabilità dell’entità i-esima

  • Le relazioni di interdipendenze tra le entità vengono poi costruite usando la matrice di Leontief

Xik = f (Xjk , ... , Xit , …)

CI t-esima

CI k-esima

Xit = g (Xjt , ... , Xik , …)

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Architettura del modello di analisi

Architettura del modello di analisi

Utente Esperto

Associa (CRIAI)

Modello ad Agenti

REPAST

Omnet++

(Tor Vergata)

Modello Entità/Risorse

CISIA

C++

Campus Bio Medico

Middleware (CRIAI)

Simulatore

Reti Elettriche

Simulatore

Altre reti

Simulatore

Reti TLC

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Progetto cresco1

Progetto CRESCO

Grazie per l’attenzione …

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