Управление на трафик в глобална мрежа

1. Управление на трафик в глобална мрежа Договор № ИД 14/ 1.7.2004 с Агенция „Развитие на съобщенията и на информационните и комуникационните технологии” Ръководител: ст.н.с. І ст. дтн. Тодор.Стоилов Колектив: ст.н.с. ІІ ст.д-р. Красимира Стоилова н.с. ІІІ ст. Красимир Тричков н.с. ІІІ ст. Елена Иванова н.с. ІІІ ст. Мартин Ценов инж. Ал.Кемалов инж. Симеон Цветанов I етап, София, 2004

2. СЪДЪРЖАНИЕ • Увод • Гл.І. Основни термини, прилагани при контрола и управлението на трафика в глобални мрежи • Гл.ІІ: Управлението на комуникационен трафик: анализ на състоянието на проблема • Гл.ІІІ. Моделиране на Интернет трафика • Гл.ІV. Системи за мониторинг на информационен и комуникационен трафик в компютърни глобални мрежи: продуктът Ipswitch WhatsUp Professional 2005 • Гл.V: Анализ на корпоративните софтуерни системи за обслужване и управление на комуникационен трафик • Изводи • ЛИТЕРАТУРА

3. Увод • Цел: проучване и оценка на адаптивни и оптимални алгоритми, които динамично преразпределят трафика в комуникационната мрежа • Проблем: Съществува противоречие между необходимостта от нови управляващи стратегии в комуникационната мрежа и ограничените възможности за експериментиране в съществуващи системи за подобряване на качеството на информационните услуги • Подход на изследването: разработване на алгоритми за оценка и промяна на настройките на рутинг - таблиците • Очаквани резултати: разработване на алгоритми и програмни решения за анализ, оценка, оптимизация и управление на маршрутизиращите таблици на рутери.

4. Гл.І. Основни термини, прилагани при контрола и управлението на трафика в глобални мрежи • Маршрутизатор (рутер) • Протоколи на информационен обмен • Маршрутизация на съобщенията фиг. 1.2 Определяне мрежовата част на IPадреса

5. Гл.ІІ: Управлението на комуникационен трафик: анализ на състоянието на проблема • Постановка на задачата: средствата за управление преразпределят трафика, така че да се избегнат препълванията • Дистанционно-векторно маршрутизиране: периодично рутерите изпращат своите маршрутни таблици към непосредствени мрежови съседи • Маршрутизиране, основано на състоянието на връзката: (Shortest Path First – най-краткия път) • Хибридно маршрутизиране: Enhanced Interior Routing Protocol (EIGRP)

6. Гл.ІІ: Управлението на комуникационен трафик: анализ на състоянието на проблема • Статично маршрутизиране: насочване пакетите по предварително определени портове • Типове протоколи за маршрутизация: distant vector (предаване на информация за маршрутите периодически през интервали от време); link state (предаване на информация за маршрутите в момента на първоначално включване или при възникване на промяна в съществуващата структура) • exterior gateway protocol – EGP • interior gateway protocol – IGP

7. Вътрешен протокол за маршрутизация RIP • прилага алгоритъм на Белман-Форд • Записите в таблицата трябва да включват: - IP-адрес на местоназначението • Метрика на маршрута (от 1 до 15; число преходи до местоназначението) • IP-адрес на най-близкия маршрутизатор (gateway) по пътя към местоназначението • Регулатори на маршрута • Ограничения на протокола RIP:максимално 15 hops, “зациклени маршрути”; метрика=hops.

8. Описание на алгоритъма distant vector(RIP) D (i, j) представлява показател за оптималния маршрут от i до j D (i, i) = 0, за всяко i D (i, j) = min [d (i, k) + D (k, j)] • Възникване на маршрути на зацикляне

9. Недостатъци на алгоритъма RIP-1 • Невъзможност за използване на мрежи от всички класове • Невъзможност за използване на независими области на маршрутизация • Изисква много време за установяване на връзка след отказ в маршрутизатора (минути, възможни са цикли) • Ограничен брой преходи-15

10. Алгоритъм за маршрутизация RIP-2 • Формат на съобщенията при RIP-2: дейтаграми, които се адресират към порт №520 UDP.

11. Протокол OSPF (алгоритъм на Дийкстра) СВОЙСТВА • отсъствие на ограничение за размера на мрежата • поддържа вътрешнокласови мрежи • предаване на обновените маршрути с използване на адреси от типа multicast • голяма скорост при установяване на маршрута • Използвапроцедури authentication при предаване и получаване на обновените маршрути

12. Преимущества при използването на протокола OSPF • Йерархична  маршрутизация

13. Преимущества при използването на протокола OSPF • Разпределяне на натоварването между паралелни канали (Load balancing) • Multicast способи за организация на обмена на информация за маршрутите • Формат на метриката на протокола OSPF -пропускателна способност на канала -Величина за задържане разпространението на сигнала в канала -Надеждност на канала -Претоварване на канала -Размер на максималния блок от данни, който може да бъде предаден през дадения канал

14. Видове маршрутизатори OSPF Internal Router - IRArea Border Router - ABRBackbone Router - BRAS Boundary Router – ASBR

15. Алгоритъм на Дийкстра за избор на оптимален път

16. Гл. ІІІ. Моделиране на Интернет трафик • Общата задача за управление на трафика (рутинг) • граф G = (N,A) • дъга “а” има капацитет С(a)=Vij, i,,j=1,N, • матрицата D, определя за всяка двойка възли (s,t) колко трафик трябва да се предаде • критерий за потокоразпределението : поддържане на натоварване l(a) за дъгите в рамките на техния капацитет c(a)

17. Формално представяне на задачата за оптимално потокоразпределение Vij e пропускателната способност на канала N – броя на възлите в мрежата, А – множеството на дъгите в мрежата, - показва каква част от необходимия за предаване трафик D (s,t)

18. Формално представяне на задачата за синтез на комуникационна мрежа • минимизират общите загуби • максималните потоци между възли i и j, (i,j)єN да удовлетворява условието • Разрезът

19. V12 1 2 α2 V13 V23 α1 3 4 V24 α4 α3 1 2 3 4 минимална пропускателна способност = максималния поток

20. Оценка на OSPF протокола за управление на трафик от рутери • входящ трафик от комуникационната магистрала, влизаща в мрежата, наблюдавана от комуникационния доставчик; • изходящ трафик от комуникационната магистрала, излизащ от мрежата, наблюдавана от комуникационния доставчик; • вътрешен трафик, генериран в рамките на мрежата, наблюдаван от комуникационния доставчик; • транзитен трафик, генериран вътре в мрежата на доставчика, но излизащ извън нея. • Неговата on-line оценка е значима инженерно-техническа задача.

21. Гл. ІV. Системи за мониторинг на информационен и комуникационен трафик в компютърни глобални мрежи: продуктът Ipswitch WhatsUp Professional 2005 • Принципи на работа на анализатора на мрежови ресурси • Съобщения за функционирането на устройствата • Съобщения за функционирането на мрежовите ресурси • Тестване и анализиране работата на продукта

22. Мрежови компоненти в експерименталната мрежа IP Име / Устройство Workgroup Ресурси/програми 195.96.241.199 router2 switch4 195.96.241.181 hs11 Workgroup1Workstation–WindowsOS 195.96.241.182hs12 Workgroup1 Workstation–WindowsOS 195.96.241.185hs15 Workgroup1 FTP, HTTP (Web) server-Windows OS 195.96.241.188hs18 Workgroup1 HTTP Server (Web) - Linux OS 195.96.241.189hs19 Workgroup1 HTTP Server (Web) - Windows OS switch3 195.96.241.10 ELEARN1 Workgroup5 Workstation – Windows OS 195.96.241.11 ELEARN2 Workgroup5 HTTP Server (Web) - Windows OS 195.96.241.18 ELEARN3 Workgroup5 Workstation – Linux OS 195.96.241.3router1 switch1 195.96.241.32 PC1 Workgroup2 Workstation – Windows OS 195.96.241.33 PC2 Workgroup2 Workstation – Linux OS 195.96.241.30 PC3 Workgroup2 Workstation – Windows OS switch2 195.96.241.110 PC4 Workgroup3 HTTP Server (Web) - Windows OS 195.96.241.115 PC5 Workgroup3 FTP - Windows OS 195.96.241.128 PC6 Workgroup3 HTTP Server (Web) - Windows OS Hub 195.96.241.72 srrv1 Workgroup4 Workstation – Linux OS 195.96.241.75 srrv2 Workgroup4 Workstation – Windows OS

23. Резултати от идентификацията на мрежата

24. Тестов пример: hs19 (195.96.241.189)

26. State Change Timeline Report на router2 (195.96.241.199)

27. Гл.V: Анализ на корпоративните софтуерни системи за обслужване и управление на комуникационен трафик • Цели: 1) мониторинг на комуникационните потоци; 2) представяне на информация (графики, диаграми) за вземане на административно решение; 3) автоматично управление на потоците по зададени критерии-честотна лента,задръствания (congestion control) на вход/изход, алтернативно рутиране.

28. Програмна система Multi Router Traffic Grapher MRTG Traffic statistics for the interfaces of iccs-hs (router)

29. Програмна система Network Node Manager (NNM) • Автоматично откриване на мрежово оборудване • Диагностика и автоматичен отговор на мрежови грешки • Диагностика и автоматичен отговор на мрежови грешки • Планиране и оценка на бъдещи мрежови нужди • Управление на мрежови проблеми • Диагностика на IP връзки

30. Експерименти за диагностика на грешка

31. Примерна топология на изследван участък от мрежа

32. Изводи • противоречие между повишените изисквания за обслужване на информационните услуги в глобални мрежи и техническите и системни възможности по предаването на данни • Необходимо е да се преразпределя динамично, в реално време потокоразпределението в мрежата • проектиране на експериментални комуникационни мрежи, където тестването в реални условия на разработени управляващи алгоритми, е трудоемка задача • необходимо е да се определят достатъчните системно-алгоритмични средства, чрез които ще се правят оценки на състоянието на комуникационната мрежа

33. Предстоящи етапи • Изграждане на тестова мрежа LAN-WAN-LAN • Избор на маршрут за балансиране на натоварването • Анализ: големина на пакети, интензивност на пакетите, зацикляне, рутиране • Контрол на натоварването на на възлите • Разработване на тестови сценарии • Оценка на резултатите от рутиране

34. БЛАГОДАРИМ ЗА ВНИМАНИЕТО 2004 ИНСТИТУТ ПО КОМПЮТЪРНИ И КОМУНИКАЦИОННИ СИСТЕМИБ Ъ Л Г А Р С К А А К А Д Е М И Я Н А Н А У К И Т Е