Reproducción de tráfico gigabit en un testbed de emulación de internet a través de Netfpga

La reproducción de tráfico capturado en el internet es utilizada para evaluar la operación de aplicaciones, protocolos y dispositivos de comunicaciones por parte de administradores de red e investigadores alrededor del mundo. Existen diversos programas que generan tráfico sintético pero que, al oper...

Full description

Autores:
Ortiz Cuadros, José David
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2013
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/1277
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1277
Palabra clave:
Systems Engineering
Computer networks
Information Networks
Investigations
Analysis
Ingeniería de sistemas
Redes de computadores
Redes de Información
Investigaciones
Análisis
Generación de tráfico sintético
Testbed
NetFPGA
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Existen diversos programas que generan tráfico sintético pero que, al operar a nivel de capa de aplicación, están sujetos a errores en los tiempos de envío de los paquetes generados por las interrupciones de procesos que continuamente realiza el sistema operativo. En este proyecto se utiliza una alternativa de reproducción de tráfico que elude los errores de generación de paquetes a través del software de aplicación y delega esa tarea al hardware de red. Para ello se configuró un testbed de red basado en Linux que opera a 1Gbps en donde se inyecta tráfico a través de la plataforma NetFPGA a nivel de hardware. El tráfico inyectado es tomado de una traza almacenada en un archivo PCAP. La traza reproducida por la NetFPGA fue nuevamente capturada por tcpdump con el fin de determinar las diferencias entre lo reproducido y la versión original del tráfico. Este mismo ejercicio se realizó con la herramienta de software más conocida para reproducción de tráfico, denominada tcpreplay. Se evidenció que la NetFPGA por su arquitectura y operación a nivel de hardware logra una variación mínima (del orden de nanosegundos) y constante entre la traza original y la reproducida demostrando la efectividad de la reproducción de tráfico a alta velocidad. Por su parte, tcpreply muestra variaciones mayores y distribuidas uniformemente a lo largo de varios milisegundos. Esto implica, para el caso de tcpreply, reducciones en el ancho de banda diferente a lo que sucede con NetFPGA. Como resultado del proyecto, se logra demostrar que la generación del tráfico a través de herramientas de software no logra igualar las características de las trazas originales capturadas en el internet. El uso de la plataforma NetFPGA para reproducir tráfico directamente desde el hardware logra mantener las características y tiempo de envío de los paquetes establecidos en las trazas originales.INTRODUCCION 14 1. ESTADO DEL ARTE 16 2. CONCEPTOS BASICOS DE EMULACION A TRAVES DE UN TESTBED 19 2.1 TESTBED 19 2.2 NETFPGA 20 2.3 TCPREPLAY 21 2.4 TCPDUMP 22 2.5 WIRESHARK 23 2.6 LIBPCAP 24 2.7 CASCADE PILOT 24 3. NETFPGA COMO PLATAFORMA DE REPRODUCCIÓN DE TRÁFICO 26 3.1 NETFPGA 1G 26 3.1.1 Tarjeta NetFPGA 26 3.1.2 NetFPGA Packages 28 4. METODOLOGÍA 29 4.1 INSTALACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE LA PLATAFOMA NETFPGA 29 4.1.1 Fedora y NetFPGA 29 4.2 ARQUITECTURA DEL TESTBED 30 4.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN OBTENIDA POR LA NETFPGA 31 5. RESULTADOS 36 5.1 REPRODUCCIÓN DE TRÁFICO CON LA NETFPGA 36 5.1.1 Error obtenido con la NetFPGA 38 5.1.2 Comportamiento del ancho de banda NetFPGA 38 5.2 REPRODUCCIÓN DE TRÁFICO CON TCPREPLAY 39 5.2.1 Error obtenido con TCPREPLAY 40 5.2.2 Comportamiento del ancho de banda TCPREPLAY 41 5.3 COMPARACIÓN ENTRE NetFPGA vs TCPREPLAY 42 6. CONCLUSIONES 44 BIBLIOGRAFIA 45PregradoThe reproduction of traffic captured on the Internet is used to evaluate the operation of applications, protocols and communication devices by network administrators and researchers around the world. There are various programs that generate synthetic traffic but which, when operating at the application layer level, are subject to errors in the sending times of the packets generated by the interruptions of processes that the operating system continuously performs. This project uses a traffic replication alternative that bypasses packet generation errors through the application software and delegates that task to the network hardware. For this, a Linux-based network testbed was configured that operates at 1Gbps where traffic is injected through the NetFPGA platform at the hardware level. The injected traffic is taken from a trace stored in a PCAP file. The trace reproduced by the NetFPGA was again captured by tcpdump in order to determine the differences between the reproduced and the original version of the traffic. This same exercise was carried out with the most popular software tool for traffic reproduction, called tcpreplay. It was evidenced that the NetFPGA, due to its architecture and operation at the hardware level, achieves a minimum variation (of the order of nanoseconds) and constant between the original trace and the reproduced one, demonstrating the effectiveness of the reproduction of high-speed traffic. For its part, tcpreply shows larger and evenly distributed variations over several milliseconds. This implies, in the case of tcpreply, reductions in bandwidth different from what happens with NetFPGA. As a result of the project, it is possible to demonstrate that the generation of traffic through software tools does not manage to match the characteristics of the original traces captured on the internet. The use of the NetFPGA platform to reproduce traffic directly from the hardware manages to maintain the characteristics and delivery time of the packets established in the original traces.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaReproducción de tráfico gigabit en un testbed de emulación de internet a través de NetfpgaPlaying gigabit traffic on an internet emulation testbed through NetfpgaIngeniero de SistemasBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería de Sistemasinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPSystems EngineeringComputer networksInformation NetworksInvestigationsAnalysisIngeniería de sistemasRedes de computadoresRedes de InformaciónInvestigacionesAnálisisGeneración de tráfico sintéticoTestbedNetFPGAOrtiz Cuadros, José David, Guerrero Santander, César Darío (2013). Reproducción de tráfico gigabit en un testbed de emulación de internet a través de Netfpga. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABADAMSON, B., & GALLAVAN, S. (1997). MGEN. Retrieved from http://cs.itd.nrl.navy.mil/work/mgen/index.phpANGRISANI, L., D’Antonio, S., ESPOSITO, M., & VADURSI, M. (2006). Techniques for Available Bandwidth Measurement in IP Networks: A Performance Comparison. Computer Networks, 50(3), 332--349.BHATT, D., GHONAMI, A., & RAMANUJAN, R. (1987). An instrumented testbed for real-time distributed systems development.BOTTA, A., DAINOTTI, A., PESCAPE, x, & A. (2010). Do you trust your software-based traffic generator? Communications Magazine, IEEE, 48(9), 158-165. doi: 10.1109/mcom.2010.5560600BOTTA, A., DAINOTTI, A., & PESCAPÉ, A. (2012). A tool for the generation of realistic network workload for emerging networking scenarios. Computer Networks.COVINGTON, G. A., GIBB, G., LOCKWOOD, J. W., & MCKEOWN, N. (2009, 5-7 April 2009). 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