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

1. 卒業論文発表 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

2. 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、　　　　　　　　　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

3. 既存計測手法の問題点(1/3) 定点計測の限界 • 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

4. 既存計測手法の問題点(2/3) 多地点計測の課題 • 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 I A C D B H E F 既存多地点計測は、 ネットワークトポロジに依存する G

5. 既存計測手法の問題点(3/3) 多地点計測の課題 • 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 C B D トラブル E H F G

6. 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

7. 経路制御情報を利用した多地点計測システムの提案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

8. 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 A 予測地点 トラブル前 トラブル後 C A B,E,F,D B,E,D B D 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 トラブル E H F 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 G

9. 設計要件 manager • 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 Measurement point 収集モジュール 集計モジュール

10. 動作概要図 トラフィック情報予測地点 AS ISP 組織 組織 収集モジュール管理機構 NOC 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 Measurement point 組織 収集モジュール Measurement point トラフィック 情報 フィルタリング情報 フィルタリング情報 収集モジュール トラフィック情報 manager

11. SUMPO(さんぽ)の実装 －OSPF単一エリア実装－ • SUMPO - System Uniting Measurement Points by 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

12. SUMPOの概要 3. フィルタリング条件 の決定 R1 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 SPFツリー R2 R3 トラフィック 情報 予測地点 R5 R6 N1 R4 N2 R7 R8 R9 N3 フィルタリング 情報 計測地点 router N4 N5 N6 R network N

13. SUMPOの実装環境 ソフトウェア実装環境 ハードウェア実装環境

14. 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

15. 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 Network R宛のパケットをキャプチャ Network R Network C トラフィック情報 予測地点C Network A Network B ASBR ASBR 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B 計測地点A • 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

16. 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)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 • 評価結果 • 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

17. トラフィック情報予測地点における　　　　　　　　　　　　　　　　　　網羅性の評価(2/4)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

18. フィルタリング条件　　　　　　作成所要時間の評価(3/4)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 • 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

19. 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)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 • 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

20. 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

21. 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

22. 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