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Internet est-il performant ?. Les Cottrell – SLAC École SIG et nouvelles Technologies, République Démocratique du Congo, 12-17 Septembre, organisée par l’Université de Kinshasa Translated by Guillaume Cesieux , SLAC. www.slac.stanford.edu/grp/scs/net/talk11/perform.ppt. Plan.

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
internet est il performant

Internet est-il performant ?

Les Cottrell – SLAC

École SIG et nouvelles Technologies, République Démocratique du Congo, 12-17 Septembre, organisée par l’Université de Kinshasa

Translated by Guillaume Cesieux, SLAC

www.slac.stanford.edu/grp/scs/net/talk11/perform.ppt

slide2
Plan
  • Caractéristiques d’Internet
    • Utilisateurs, capacités, satellites, taille de paquets, protocoles, routage, flux
  • Comment est-il utilisé
    • Applications etc.
  • Quelle est la performance mondiale d’Internet
    • Vue par de nombreuses mesures et métriques
  • Les besoins des applications
internet usage growth 95 10
Internet Usage growth ‘95-’10

1500

1000

500

Asie

Europe

Amer N.

Amer L.

Africa

M. Orient

AustrAsia

2,09 milliards mars 2011

Millions d’utilisateurs

0 200 400 600

Millions d’utilisateurs

Amer. N.

Australie

Europe

Amer. L

M. Orient

Asie

Afrique

Monde

Pénétration%

Année

0 20% 50% 80%

95 00 05 09

exemple la chine
Exemple: La Chine
  • La Chine n’était pas connectée à Internet jusqu’en mai 1994
    • La première connexion permanente était à IHEP/Pékin en utilisant une liaison satellite via SLAC
  • www.computerworld.com.au/article/128099/china_celebrates_10_years_being_connected_internet
o sont ils

Villes connectées à Internet

Où sont-ils ?

2,8% de croissance/an

~¼ pop mondiale l’utilise

Pays développés le sature

Les pays en dev. rattrapent

73% pénétration au USA

43% utilisateurs en Asie

Utilisateursd’internet en 2002

qu est ce qui est disponible
Qu’est ce qui est disponible?

Capacity

Capacité

Source: Telegeography

qui utilise encore le satellite
Qui utilise encore le satellite?

GEOS

  • GEOS (Satellite à orbite géostationnaire)
    • Bonne couverture mais cher en $/Mbps
      • 50 fois plus cher qu’aux USA
      • > 800% du salaire moyen mensuel c.f. 20% aux USA
    • ET beaucoup de latence min RTT > 450ms, souvent bien plus à cause de la congestion

Min RTT (ms)

Terrestrial

Facile à détecter –signature claire

taille de paquet
Taille de paquet
  • Principalement 3 tailles: POURQUOI?
  • Proche du minimum=telnet et ACKs, 1500 (max Ethernet payload, e.g. FTP, HTTP); ~ 560 octets pour les implémentations de TCP n’utilisant pas la MTU discovery

Moy ~ 420 octets, médian~ 80 octets

Mesuré en Février 2000 au Ames Internet eXchange

Paquets

~ 84 million de paquets< 0,05% fragmentés

Probabilitécumulée %

octets

Taille de paquet (octets)

usage des protocoles d internet
Usage des protocoles d’Internet
  • Il y a 3 principaux protocoles utilisés sur Internet:
    • UDP (sans connexion, datagrammes, best effort )
    • TCP (orienté connexion, délivrance ordonnée assurée)
    • ICMP (Internet Control Message Protocol)

Aujourd’hui TCP domine

Flux/protocols à SLAC

ICMP

In

TCP

Flux/10min

UDP

Out

PériodeFev-Mai 2001

sauts hops
Sauts (Hops)
  • Nombre de sauts entre 4 sites (Japon, S. Cal, N. Cal, E. Canada - 10-15 sauts en moyenne)

Faible dépendance du RTT sur le nombre de sauts

95%

RTT

50%

5%

Sauts

Nombre de sauts

force de la connectivit
Force de la connectivité
  • Angle = longitude du siège de l’AS dans les entrées WHOIS
  • Radius=1-log(outdegree(AS)+1)/(maxoutdegree + 1)
    • Outdegree = number of nextHops As’ acceptingtraffic
  • Bleu foncé & rouge = plus de connexions
  • Tous les AS dans le top 15 sont aux USA – Excepté un au Canada
  • Peu de liens entre ISPs en Europe et Asie
une position moins centrale pour les usa
Une position moins centrale pour les USA

www.nytimes.com/2008/08/30/business/30pipes.html

  • Inventé aux USA
  • Les 30 première années la majorité du trafic passait par les USA
  • 70%=>20% en 10 ans
  • Pas de contrôle central
  • Patriotact => stockage des informations en dehors des USA
  • Investissement fort de la Chine, l’Inde et le Japon
  • Situation plus équitable
  • Plus dur pour la CIA !
les routes sont asym triques
Les routes sont asymétriques

Advanced versU. Chicago

  • Min, 50% & 90% RTTs mesurés par une étude
  • A révélé de grandes disparités entre RTTs
  • Peut être dû à des chemins différents dans les 2 sens, ou à différentes charges sur les liens

RTT ms

U. Chicago versAdvanced

RTT ms

taille des flux
Taille des flux

SNMP

Real

A/V

AFS

Serveur

de fichier

Distribution lourde, in ~ out, flux UDP plus court que les TCP, paquets ~ octets

75% TCP-in < 5ko / 75% TCP-out < 1,5ko (<10 paquets)

UDP 80% < 600 octets (75% < 3 paquets), ~10 * plus de TCP que d’UDP

Top UDP = AFS (>55%), Real (~25%), SNMP(~1.4%)

On peut grossièrement caractériser cela en une loi de puissance avec pente & interception

dur e des flux
Durée des flux
  • 60% des flux TCP durent moins d’une seconde
    • On s’attendait à ce qu’ils durent plus longtemps
    • Mais 60% des flux UDP durent plus de 10 secondes – Peut être dû à l’usage intensif d’AFS au SLAC
    • Une autre étude (CAIDA) reporte que les flux UDP durent moins longtemps que les flux TCP

Mesuré avec netflow

Flux restreints à 30 minutes

TCP outbound flows

Temps d’activité en secondes

slide22
Web

Mi 2012 IE < 50% - Chrome dépassera Firefox

usages
Usages
  • Le P2P fait face à des poursuites légales (RIAA)
  • Tendance à la vidéo et aux réseaux sociaux
    • La vidéo à la demande double tout les 2 ans (2008-13)
  • iPhones (désormais accessoirement un téléphone)
    • Le trafic des mobiles double chaque année

Yahoo

YouTube

Google

Facebook

croissance de la vid o
Croissance de la vidéo
  • Le trafic P2P, encore majoritaire aujourd’hui, diminuera en tant que pourcentage global du trafic
  • La vidéo sur internet, en direct et en téléchargement, occupe une part croissante de la bande passante et atteindra presque 60% du trafic internet en 2014
utilisation d internet et causes
Utilisation d’internet et causes

asert.arbornetworks.com/2009/08/the-internet-after-dark

Enterprise

& tier 1

caract ristiques des usages du web
Caractéristiques des usages du Web
  • La taille des objets varie de site à site, de serveur à serveur et en fonction de l’heure
    • En 2000 des valeurs moyennes typiques sont entre 1 500 et 4 000 octets par objet
  • Cela dépend aussi du type d’objet, des ordres de grandeurs sont ~100 ko a qq. Mo pour une petite vidéo, ~100 ko pour du postscript & audio, html applets & image ~ 1 000 Kb
  • La taille moyenne des pages web a triplé en 5 ans (2003-2008)
  • www.websiteoptimization.com/speed/tweak/average-web-page/

Bytes

pourquoi une telle augmentation
Pourquoi une telle augmentation?
  • Nouveau utilisateurs (accès facilité, plus de diffusion)
  • Nouvelles applications: You-Tube, recherche climatique…
  • Nouveaux outils de développement: Manuel  Génération automatique
  • Web 2: Ajax, Javascript, CSS
  • Haut débit  Contenus plus élaborés/attractifs possibles
  • Application sur le web
    • e.g. email, calendrier, albums photos, jeux...
slide28

Impact sur les réseaux - Historique du trafic sur ESnet

  • Le trafic sur ESnet est en moyenne multiplié par 10 tous les 47 mois

Apr 2006

1 PBy/mo.

Nov 2001

100 TBy/mo.

July 2010

10 PBy/mo.

Jul 1998

10 TBy/mo.

53 months

Oct 1993

1 TBy/mo.

Téraoctets / mois

Aug 1990

100 MBy/mo.

40 months

57 months

38 months

Tracé du trafic mensuel d’ESnet, Janvier 1990 – Décembre 2008

de quoi depend la performance
De quoi depend la performance?
  • La performance d’internet de bout en bout vue par les applications dépend de:
    • RTT (Round Trip Time - Temps d’aller retour)
    • Perte de paquets (losses)
    • Gigue (Jitter)
    • L’accessibilité
    • Les goulot d’étranglement
    • Implémentation/configurations
    • Du besoin des applications
  • Des données présentes dans les paquets
rtt de slac vers le monde
RTT de SLAC vers le monde

RTT ~ distance/(0.6*c) + hops * router delay

Router delay = queuing + clocking in & out + processing

msec.

ITU G.114 300 ms RTT seuil pour la voix

2/3 des pays sont Ok pour la voix, le resteestprincipalement en Afrique

Quelest le probleme avec > 300 ms?

rtt de californie vers le monde
RTT de Californie vers le monde

Europe

Cote E.

Bresil

Cote E. US

Cote O. US

300ms

RTT (ms)

Europe & Amérique du Sud

0.3*0.6c

Longitude (degrés)

300 ms

Fréquence

Source = Palo Alto CA, Cote O.

Pourquoices distributions?

RTT (ms.)

Données fournies par le CAIDA Skitterproject

slide33

RTT du Japonvers le monde

RTT (ms)

Longitude

Mesurédepuis le Japon

gigue jitter
Gigue (Jitter)
  • Variation du RTT, différentes manières de le mesurer
  • “Jitter” = IQR(ipdv); ipdv(i) =RTT(i) – RTT(i-1)
  • Principalement aux extrémités, donc souvent indépendant des distances
  • Fort impact les petits flux (VoIP, vidéo, temps réel)
  • Haptics (Chirurgie à distance) < 1 ms; H.323 < 40 ms avec buffer

On peut améliorer la voix avec des buffers anti-gigue, e.g 70 ms de cache pour faciliter le transfert

Mais….

Gigue internet depuis SLAC vers le monde Sept.08

pertes de paquets
Pertes de paquets
  • Sur les bons liens c’est souvent dû à la congestion
  • Atténuation du signal dB, équipements sans fil
  • Souvent au « last mile »
  • Indépendant de la distance
  • Fort impact
    • Temps réel, jeux, voix, frappe dupliquée
    • 1% de perte suffisent à perturber la VoIP
d bit d riv derived throughput
Débit dérivé (DerivedThroughput)

Derived throughput ~ 8 * 1460 /(RTT * sqrt(loss))

Mathis et. al

Retard par rapport a l'Europe:

5 ans: Russie,

Amérique Latine,

Moyen Orient

6 ans: Asie du SE

9 ans: Asie du Sud

12 ans: Asie

centrale

16 ans: Afrique

Central Asia, and Africa are in Danger of Falling Even Farther behind

In 10 years at the current rate Africa will be 1000 times worse than Europe

1993

36

voix sur ip
Voix sur IP
  • Affectée par:
    • Pertes, RTT, gigue
  • Qualité mesurée par le score MOS (Mean Opinion Score)
  • On peut calculer le MOS à partir du RTT, des pertes et de la gigue
  • Score MOS: 1=Mauvais; 2=Pauvre; 3=Acceptable; 4=Bon; 5=excellent
  • La VoIP nécessite raisonnablement un MOS entre 3,5 et 4,2
  • La Russie et l’Amérique latine ont fait de gros progrès en 2002 en passant du satellite au terrestre.
  • USA, Europe, Asie de l’E, Russie et Moyen Orient ont tous un MOS > 3.5
    • Bien: Asie du S.E, Moyen: Asie du Sud - l’Asie Centrale progresse
  • L’Afrique commence à émerger
besoins des applications
Besoins des applications
  • Basé sur ITU Y1541 & Stanford (Haptics)
  • Le seuil de perte de 0,001 pour la VoIP était auparavant 0,25 mais c’était en assumant des pertes aléatoires
    • En pratiques les pertes sont souvent regroupées
      • Perte de paquet dans les mémoires des routeurs
      • Perte de synchronisation dans les circuits, reconvergence du spanningtree, changement de routes
et ensuite
Et ensuite?
  • Terminaux mobiles
  • 40G (transatlantique, US), cœur de réseaux à 100Gb
  • Bande passante dédiée à la demande (couches 1 & 2)
    • Réservation d’un chemin à une certaine bande passante pour un certain temps
    • Utilisation de la QoS
    • HEP, radio astronomie, recherche climatique
  • IPv6
questions liens
Questions & liens
  • www.internetworld.stats.com
  • www-iepm.slac.stanford.edu/pinger
  • www.slac.stanford.edu/comp/net/wan-mon/tutorial.html
  • www.slac.stanford.edu/xorg/icfa/icfa-net-paper-jan09/report-jan09.doc
  • http://www.cablemap.info/
comparaison avec les indices de d veloppement
Comparaison avec les indices de développement

Choose most: up-to-date, countries, important factors

HDI & DOI