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

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
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
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


さらなるトラフィック流量の増加

定点計測の限界


サンプリング、フィルタリング、フローでの計測
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
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
I
A
トポロジの変化
C
D
B
H
E
既存多地点計測は、
ネットワークトポロジに依存する
F
G
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

A
C
既存の多地点計測ではネット B
ワークトラブル時の経路変化に
動的に対応できない
D
トラブル
E
H
F
G
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


多地点計測の課題


多地点計測の必要性
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
経路制御情報を利用した
多地点計測システムの提案

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
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
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
予測地点
A
トラブル前
B,E,F,D
トラブル後
B,E,D
A
C
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
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
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
Measurement
point
組織
収集モジュール
Measurement point
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
トラフィック
情報
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
－OSPF単一エリア実装－
SUMPO(さんぽ)の実装

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
SUMPOの概要 3. フィルタリング条件
1. LSDBの取得

SPFツリー
SNMP OSPF ver.2 MIB
R2
2. 計測地点毎にSPF計算

4. 収集モジュール
gnuplot
R4
R5 R6
トラフィック
情報
予測地点
N2 N3 R7 R8 R9
Libpcap
5. 集計モジュール

R3
linked list
N1

の決定
R1
フィルタリング
情報
計測地点
R
router
N
network
N4 N5 N6
SUMPOの実装環境
ハードウェア実装環境
機種
PC互換機
ソフトウェア実装環境
OS
FreeBSD5.2RELEASE
C
プロセッサ PentiumⅢ 550MHz
メモリ
256MB
使用言語
HD
80GB
コンパイラ gcc3.4.3
libpcap
Libpcap0.8.1
gnuplot
Gnuplot4.0
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
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
トラフィック情報
予測地点C
Network A
Network B
ASBR
Network R宛
のパケットを
キャプチャ

Network C
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
ASBR
Network R宛
のパケットを
キャプチャ
計測地点B
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
計測地点通過
パケット数

予測地点C通過信頼係数(%)
パケット数
計測地点A
35883
35057
97.70
計測地点B
38787
37526
96.74
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
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
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
LSDB取得所要時間

フィルタリング条件作成所要時間
計測地点A
5.281
5.434061
計測地点B
5.281
5.430221
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
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
RTT(msec)

情報同期所要時間(msec)
計測地点A
2.008
-92.227
計測地点B
121.045
-26.698
差分(B-A)
119.037
65.529
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
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
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
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

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