Chương 4 ĐẶC TÍNH HÓA LƯU LƯỢNG MẠNG
TS. Nguyễn Hồng Sơn Bộ Môn Mạng MT & TSL Học Viện CN BC VT
1
NỘI DUNG
(cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA LUỒNG LƯU LƯỢNG (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOUR (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS (cid:1) CHECKLIST
2
ĐẶC TÍNH HÓA LUỒNG LƯU LƯỢNG
(cid:1) Nhận diện nguồn và đích của lưu lượng mạng (cid:1) Phân tích về hướng di chuyển và tính đối xứng
của luồng data giữa các nguồn và đích
Tính đối xứng
Đặc tính luồng
n
ể
y
u
h
g d i c
n
ớ
H ư
3
Nhận diện các nguồn lưu lượng và kho dữ liệu quan trọng
(cid:1) Cộng đồng người dùng, kho dữ liệu (cid:1) Lập bảng thông tin
Vị trí
Tên cộng đồng người dùng
Số lượng người dùng
Các ứng dụng sẽ dùng
Tên kho dữ liệu
Vị trí
Các ứng dụng
Được dùng bởi cộng đồng người dùng
4
Ghi nhận luồng lưu lượng hiện tại
(cid:1) Đo lường số byte trong một đơn vị thời gian
giữa các thực thể truyền thông
(cid:1) Có thể dùng bộ phân tích giao thức hay hệ
thống quản lý mạng để ghi lại lượng tải giữa các nguồn và đích trọng yếu
(cid:1) Dùng dạng bảng sau để ghi lại những thông tin
về hướng và độ lớn của luồng.
5
6
Đặc tính hóa các loại luồng lưu lượng cho các ứng dụng mới
(cid:1) Phân loại các ứng dụng theo sự hỗ trợ loại nào trong các loại luồng lưu lượng thông thường sau: – Terminal/host traffic flow – Client/server traffic flow – Peer-to-peer traffic flow – Server/server traffic flow – Distributed computing traffic flow
7
Ghi nhận luồng lưu lượng cho các ứng dụng cũ và mới
(cid:1) Ghi nhận lưu lượng cho các ứng dụng mạng
cả cũ lẫn mới là ghi lại loại luồng cho mỗi ứng dụng và liệt kê các cộng đồng người dùng và kho dữ liệu liên hệ với ứng dụng đó
Đặc tính hóa lưu lượng của các ứng dụng mạng
Loại luồng lưu lượng
Các giao thức được dùng bởi ứng dụng
Cộng đồng người dùng
Các kho dữ liệu (Servers, Hosts)
Nhu cầu băng thông xấp xỉ cho ứng dụng
Các yêu cầu QoS
Tên ứng dụng
8
Đặc tính hóa các loại lưu lượng
(cid:1) Phân loại các ứng dụng: – Terminal/host traffic flow – Client/server traffic flow – P2P traffic flow – Server/server traffic flow – Distributed computing traffic flow
9
Terminal/host traffic flow
(cid:1) Bidirectional, asymmetric (cid:1) Telnet (cid:1) Nhỏ hơn so với các loại khác
10
Client/server traffic flow (1/2)
(cid:1) Được dùng phổ biến (cid:1) Bidirectional, asymmetric (cid:1) Tùy vào frame size có thể có từ 64 đến 1500 byte đáp ứng từ server cho mỗi yêu cầu của client
(cid:1) Các client/server protocol: server message
block, network file system, apple filing protocol, netware core protocol.
11
Client/server traffic flow(2/2)
(cid:1) Nhiều ứng ứng dụng trên môi trường TCP/IP
theo kiểu client/server như FTP, HTTP
(cid:1) Mạng CDN (content delivery network) phân phối các trang web đến user dựa vào vị trí địa lý
(cid:1) Khái niệm thin client traffic flow: phần cứng và phần mềm đựơc thiết kế đơn giản và làm việc trên môi trường server-based computing
12
P2P traffic flow
(cid:1) Bidirectinal, symmetric (cid:1) Môi trường P2P là tập các host, các user thiết lập các
phiên FTP, Telnet, HTTP và NFS giữa các host này để trao đổi thông tin.
(cid:1) Các ứng dụng P2P như upload/download nhạc, video
hay phần mềm
(cid:1) Nhiều enterprice hay campus không cho phép P2P vì
vấn đề về lưu lượng và bản quyền
13
Server/server traffic flow
(cid:1) Server (cid:2)(cid:3) Server – Directory service – Broadcast service – Cache – Load balancing – backup
(cid:1) Server (cid:2)(cid:3) ứng ụng quản lý – Áp đặt chính sách an ninh – Cập nhật thông tin quản lý
14
Distributed computing traffic flow
(cid:1) Yêu cầu nhiều node cùng thực hiện một công việc (cid:1) Ví dụ thiết kế chip, mô phỏng (cid:1) Data di chuyển giữa máy quản lý và node thực thi hay
giữa các node thực thi – Cộng tác chặt: trao đổi data thường xuyên – Cộng tác lỏng: trao đổi data không thường xuyên (cid:1) Công cụ: protocol analyzer, network simulator
15
VoIP traffic flow
(cid:1) Nhiều luồng (cid:1) Luồng voice tách biệt với luồng báo hiệu (cid:1) Voice flow được vận chuyển qua RTP
(connectionless)
(cid:1) H323, SGCP, MGCP, SIP (cid:1) P2P flow hay client/server flow
16
NỘI DUNG
(cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA LUỒNG LƯU LƯỢNG (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOUR (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS (cid:1) CHECKLIST
17
ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD
(cid:1) Là tổng số data mà các node mạng sẵn sàng
truyền tại một thời điểm
(cid:1) Dung lượng liên kết mạng phải lớn hơn traffic
load
18
Tính toán traffic load theo lý thuyết
Flow traffic load
(cid:1) Tham số tính: – Số trạm – Tốc độ truyền frame – Kích thước frame – Phân bố thời gian nghỉ
(cid:1) Total load = số trạm x flow traffic load
19
Ước lượng nhu cầu băng thông trên từng ứng dụng
(cid:1) Số user (cid:1) Tần suất phiên (phiên/ngày, tuần, tháng...) (cid:1) Khoảng thời gian trung bình của phiên (cid:1) Số user đồng thời (cid:1) Có thể giả sử số user đồng thời = số user của
ứng dụng
(cid:1) Xét ở tình trạng xấu nhất là tất cả các ứng
dụng đều được dùng mọi lúc
(cid:1) Giả sử mỗi user mở một phiên kéo dài cả ngày
20
Điều chỉnh các ước lượng traffic load phát sinh bởi các ứng dụng
(cid:1) Xác định kích thước của các đối tượng dữ liệu được truyền bởi ứng dụng,
overhead, tải phát sinh do khởi động.
(cid:1) Bảng ước lượng kích thước một vài đối tượng dữ liệu
Loại đối tượng
Kbyte
Email message
10
Web page (bao gồm các ảnh .gif hay .jpeg)
50
Bảng tính (ví dụ .exel)
100
Văn bản (ví dụ .doc)
200
Tài liệu trình chiếu
2000
Ảnh có độ phân giải cao
50 000
Đối tượng multimedia
100 000
Database
1000 000
21
Điều chỉnh các ước lượng traffic load phát sinh bởi các ứng dụng (tt)
(cid:1) Ước lượng overhead của giao thức khác nhau
Overhead
Total bytes
Giao thức
Ethernet V.II
38
Preamble = 8byte, header=14byte,CRC=4byte, interframe gap=12byte
IEEE 802.3
46
Preamble = 8byte, header=14byte, LLC=3hay 4 byte, SNAP (nếu có) =5 byte, CRC=4byte, interframe gap=12byte
IEEE 802.5
29
Staring delimiter = 1byte, header=14byte, LLC=3 hay 4 byte, SNAP =5byte CRC=4byte, ending delimiter=1byte, frame status=1byte
FDDI
36
Preamble = 8byte, staring delimiter = 1byte, header=13byte, LLC=3 hay 4 byte, SNAP =5byte, CRC=4byte, ending delimiter=1byte, frame status=1byte
Flag=2 byte, address=2 byte, control =1 hay 2 byte, CRC = 4 byte
HDLC
10
IP
Header size
20
TCP
Header size
20
Novel IPX
Header size
30
AppleTalk DDP
Header size
13
22
Ước lượng tải phát sinh do các giao thức định tuyến
Bảng thông tin dùng bởi các giao thức định tuyến theo distance-vector
Kích thước toàn bộ gói
Giao thức định tuyến
Kích thước một mục (byte)
Số route cho phép trên mỗi gói
Update overhead (byte)
Định thời cập nhật mặc định (giây)
IP RIP
30
20
25
32
532
IP IGRP
90
14
104
32
1488
OSPF gửi các gói đồng bộ cơ sở dữ liệu mỗi 30 phút EIGRP gửi hello packet mỗi 5 giây, chỉ gửi cập nhật tuyến khi có thay đổi
23
NỘI DUNG
(cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA LUỒNG LƯU LƯỢNG (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOUR (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS (cid:1) CHECKLIST
24
ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOR
(cid:1) Động thái của ứng dụng và giao thức (ví dụ
mức lưu lượng quảng bá,.. (cid:1) Broadcast/multicast behavior
25
Mức lưu lượng Broadcast/multicast
(cid:1) Khuyến nghị giới hạn số trạm trong một
broadcast domain
Kích thước lớn nhất của một Broadcast Domain
Protocol
Số trạm tối đa
IP
500 (nếu người dùng chạy các ứng dụng truyền thông đa phương tiện với các yêu cầu băng thông cao và trễ thấp, mức độ quảng bá cao thì số lượng này giảm xuống còn 200)
300
NetWare
200
AppleTalk
200
NetBIOS
26
Hiệu suất mạng
(cid:1) Đặc tính hóa động thái lưu lượng mạng yêu
cầu biết rõ hiệu suất của các ứng dụng mạng mới. Hiệu suất đề cập đến khía cạnh các ứng dụng và giao thức dùng băng thông có hiệu quả hay không. (cid:1) Kích thước frame (cid:1) Điều khiển luồng theo phương pháp cửa sổ (cid:1) ARQ
27
NỘI DUNG
(cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA LUỒNG LƯU LƯỢNG (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC LOAD (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA TRAFFIC BEHAVIOUR (cid:1) ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS (cid:1) CHECKLIST
28
ĐẶC TÍNH HÓA CÁC NHU CẦU QoS
(cid:1) Xác định dịch vụ mạng mà chủ đầu tư sẽ dùng (cid:1) Dịch vụ theo kiến trúc QoS nào: ATM QoS, IntServ (controlled-load service, guaranteed service), DiffServ.
(cid:1) Xếp mỗi loại ứng dụng mạng vào một loại dịch
vụ nào đó
29
Checklisk
(cid:4) Đã nhận biết các nguồn lưu lượng và kho dữ liệu, đã ghi
lại các luồng lưu lượng giữa chúng
(cid:4) Đã phân loại luồng lưu lượng cho mỗi ứng dụng (cid:4) Đã ước lượng băng thông yêu cầu của mỗi ứng dụng (cid:4) Đã ước lượng băng thông yêu cầu cho các giao thức
định tuyến
(cid:4) Đã đặc tính hóa lưu lượng mạng theo động học của
luồng
(cid:4) Đã phân loại theo các nhu cầu QoS cho mỗi ứng dụng (cid:4) Đã nêu bật các thách thức liên quan đến cài đặt end-to-
end QoS
30
Ví dụ khảo sát thiết kế lại mạng cho một trường học
(cid:1) Một trường có khoảng 1000 sinh viên, có 50 giảng viên (20sv/giảng viên), có 5 khoa: Mỹ thuật, Kinh tế, Khoa học xã hội, Toán, Tin học, Vật lý, Y tế. Một số giảng viên cũng có công việc trong các doanh nghiệp, 25 giảng viên có phòng lab trong trường. Nhân sự thuộc lãnh đạo và phòng ban chức năng khác gồm 25 người. (cid:1) Số sinh viên đã tăng gấp đôi trong hai năm gần đây và nhân sự cũng tăng gấp đôi. Riêng phòng IT vẫn còn nhỏ. Phòng IT có một người điều hành, một quản trị server, hai quản trị mạng và hai nhân viên phụ việc bán thời gian.
31
Ví dụ.....
(cid:1) Do gia tăng số lượng sinh viên và một số yếu tố khác khiến cho hệ thống mạng hiện tại có vấn đề. Các phàn nàn về mạng ngày càng gia tăng. Các khoa cho biết họ rất khó gửi thông tin cũng như liên lạc với đồng nghiệp ở xa, khó theo dõi các thông tin do các lỗi mạng. Sinh viên phàn nàn là không thể nộp bài và bị trễ.
(cid:1) Mạng wireless trở thành điểm tranh chấp giữa bộ phận IT và các phòng ban khác. Các sinh viên thường đặt các access point trong các tòa nhà mà không được phép của phòng IT. Vì lo ngại về an ninh mạng nên phòng IT giao cho nhân viên bán thời gian tìm kiếm và cắt các access point bất hợp lệ. Sinh viên và các phòng ban khác không đồng ý muốn được phép gắn access point.
32
Mục tiêu sử dụng cần cải thiện
(cid:1) Tăng từ 1000 lên 1500 sinh viên trong hai năm tới (cid:1) Giảm thất thoát từ 30 xuống 15% trong hai năm tới (cid:1) Cải thiện điều kiện làm việc của các khoa và cho phép các khoa tham gia nhiều vào các dự án nghiên cứu với các đồng nghiệp ở nơi khác
(cid:1) Cải thiện điều kiện học tập của sinh viên, giải quyết các trở
ngại về nộp bài qua mạng
(cid:1) Cho phép sinh viên truy xuất vào mạng campus và Internet
từ laptop dùng wireless
(cid:1) Cho phép khách viếng campus có thể truy cập Internet
bằng laptop dùng wireless (cid:1) Bảo vệ mạng chống đột nhập
33
Mục tiêu kỹ thuật cần cải thiện (1/2)
Sau khi khảo sát và tìm hiểu các nguyên nhân gây ra trở ngại về
mạng, các mục tiêu kỹ thuật được đặt ra là:
(cid:1) Tạo mạng cho thời gian đáp ứng xấp xỉ 1/10 giây hay nhỏ hơn
cho các ứng dụng tương tác
(cid:1) Tạo mạng campus khả dụng xấp xỉ 99,9% thời gian và có MTBF
là 3000 giờ và MTTR là 3 giờ
(cid:1) Xây dựng hệ thống bảo đảm an ninh cho mạng nội bộ và kết nối
Internet chống đột nhập
(cid:1) Dùng các công cụ quản lý mạng có thể tăng chất lượng và hiệu
quả làm việc của bộ phận IT
(cid:1) Tạo tính khả triển cho mạng để trong tương lai có thể chạy các
ứng dụng multimedia
34
Mục tiêu kỹ thuật cần cải thiện(2/2)
(cid:1) Thiết kế lại lược đồ địa chỉ IP (cid:1) Tăng băng thông của kết nối Internet để hỗ trợ ứng dụng mới và mở rộng sử dụng các ứng dụng hiện hành
(cid:1) Tạo mạng wireless riêng, an ninh cho sinh viên truy
cập vào mạng campus và Internet
(cid:1) Tạo một mạng wireless mở cho khách viếng truy cập
Internet
35
Các ứng dụng (1/3)
(cid:1) Ứng dụng 1, bài tập: sinh viên viết các báo
cáo, bài tập rồi lưu vào file server tại Computing Center và in trên các máy in đặt tại đây hay trong các tòa nhà khác
(cid:1) Ứng dụng 2, email : sinh viên, giáo viên và
nhân viên sử dụng email rộng rãi
(cid:1) Ứng dụng 3, web: sinh viên, giáo viên và nhân viên dùng trình duyệt Firefox, IE …để truy xuất thông tin, chat và các dịch vụ web phổ biến khác
36
Các ứng dụng (2/3)
(cid:1) Ứng dụng 4, danh mục thư viện: mọi người tra
cứu danh mục thư viện online
(cid:1) Ứng dụng 5, mô phỏng: sinh viên và giảng viên tham gia nghiên cứu dự án riêng hay cộng tác với các trường khác có thực hiện mô phỏng (cid:1) Ứng dụng 6, quan trắc: sinh viên và giảng viên thường download các file ảnh từ các nguồn ở xa
37
Các ứng dụng (3/3)
(cid:1) Ứng dụng 7, truyền ảnh: sinh viên và giảng viên gửi ảnh đến một nhà in bên ngoài trường để in các ảnh có kích thước lớn, ảnh được truyền qua Internet (cid:1) Ứng dụng 8, đào tạo từ xa: Khoa công nghệ thông tin liên kết đào tạo từ xa với một viện khác. Viện này cho phép các sinh viên của trường đăng ký và nhận các luồng video bài giảng của họ. Sinh viên cũng có thể thực hiện chat room trong khi tham gia lớp
(cid:1) Ứng dụng 9, hệ thống quản lý: Phòng đào tạo dùng hệ thống quản lý để theo dõi việc đăng ký lớp và hồ sơ sinh viên
38
Cộng đồng người dùng
39
Data store
40
Mạng hiện hành
41
Đặc tính hóa lưu lượng ứng dụng
Bên trong thư viện và trung tâm máy tính lưu
lượng đến và đi từ các server: 96 Kbps 72 Kbps 240 Kbps 60 Kbps 468 Kbps
Application 1 Application 2 Application 3 Application 4 Total
42
Đặc tính hóa lưu lượng ứng dụng
(cid:1) Lưu lượng đến và đi từ router nối campus với Internet Application 2 120 Kbps Application 3 740 Kbps Application 5 240 Kbps Application 6 200 Kbps Application 7 400 Kbps Application 8 600 Kbps Total 2300 Kbps
43
Lưu lượng xuyên qua campus
44
HẾT CHƯƠNG 4
45
