Estimador en tiempo real del consumo de ancho de banda en un enlace

Este trabajo muestra que a partir de la captura de tramas Ethernet de la capa 2 (de enlace), es posible generar un cálculo del ancho de banda entre el envió de paquetes en un enlace de red. Para este proyecto se empleo exclusivamente herramientas de software libre, entre las que se destacan: el sist...

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Autores:: Botía Valderrama, Diego José Luis

Tipo de recurso:

Fecha de publicación:: 2008

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

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description	Este trabajo muestra que a partir de la captura de tramas Ethernet de la capa 2 (de enlace), es posible generar un cálculo del ancho de banda entre el envió de paquetes en un enlace de red. Para este proyecto se empleo exclusivamente herramientas de software libre, entre las que se destacan: el sistema operativo GNU/Linux, el generador de trafico MGEN, el compilador de lenguaje C GCC, el sniffer TCPDUMP y el API libpcap. El proyecto empieza con una recopilación y estudio de los principales protocolos de red utilizados en el modelo TCP/IP, así como el estudio de las principales estructuras de programación utilizadas en el desarrollo de la herramienta. También se explican las etapas de Ingeniería de Software realizadas en el proyecto como el Análisis y Diseño, Desarrollo y pruebas, utilizando el modelo de desarrollo Incremental. Por último, se especifica la implementación y configuración del Testbed desarrollado. Se utilizó una metodología de desarrollo incremental con sucesivas iteraciones en cada etapa, hasta llegar a la versión final de la herramienta que se denominó TESTBW. Se generó tráfico de MGEN de tipo Periódico y de Poisson, y las mediciones obtenidas de tráfico en la red, se analizaron a través de métodos estadísticos de distribuciones Periódicas y de Poisson, para 30% y 60% de ancho de banda del enlace de red.
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Para este proyecto se empleo exclusivamente herramientas de software libre, entre las que se destacan: el sistema operativo GNU/Linux, el generador de trafico MGEN, el compilador de lenguaje C GCC, el sniffer TCPDUMP y el API libpcap. El proyecto empieza con una recopilación y estudio de los principales protocolos de red utilizados en el modelo TCP/IP, así como el estudio de las principales estructuras de programación utilizadas en el desarrollo de la herramienta. También se explican las etapas de Ingeniería de Software realizadas en el proyecto como el Análisis y Diseño, Desarrollo y pruebas, utilizando el modelo de desarrollo Incremental. Por último, se especifica la implementación y configuración del Testbed desarrollado. Se utilizó una metodología de desarrollo incremental con sucesivas iteraciones en cada etapa, hasta llegar a la versión final de la herramienta que se denominó TESTBW. Se generó tráfico de MGEN de tipo Periódico y de Poisson, y las mediciones obtenidas de tráfico en la red, se analizaron a través de métodos estadísticos de distribuciones Periódicas y de Poisson, para 30% y 60% de ancho de banda del enlace de red.Universitat Oberta de Catalunya UOCLISTA DE TABLAS viii LISTA DE FIGURAS ix LISTA DE ANEXOS xi GLOSARIO xii RESUMEN xiii ABSTRACT xiv INTRODUCCION 1 1. ANTECEDENTES 3 2. OBJETIVOS 4 2.1 OBJETIVO GENERAL 4 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 4 3. MARCO TEORICO 5 3.1 ENCAPSULAMIENTO TCP/IP 6 3.1.1 Trama Ethernet 7 3.1.2 Protocolo IP 9 3.1.3 Protocolo TCP 11 3.1.4 Protocolo UDP 13 3.2 TAMAÑO DE LOS PAQUETES 14 3.3 ENVIO DE DATOS EN LINUX 15 3.4 FILTRADO DE PAQUETES 17 3.4.1 Funciones Principales de Libpcap 19 3.4.1.1 Selección de la Interfaz de Red. 19 3.4.1.2 Funciones para Sniffing y Captura 20 3.4.1.3 Filtrado de paquetes en Libpcap 21 3.4.1.4 Rastreo de paquetes 22 3.4.1.5 Extracción de la Información 23 3.4.1.5.1 Cabecera Ethernet 24 3.5 GENERADORES DE TRÁFICO 27 3.5.1 MGEN (NRL Multi-Generator) 27 3.6 SNIFFERS 28 3.6.1 Desactivación de Filtro MAC 29 3.6.2 Herramientas para hacer Sniffing 29 3.6.3 Tcpdump. 30 3.6.3.1 Sintaxis de TCPDUMP 30 3.6.3.2 Información Extendida 32 3.6.3.3 Salida del Sniffer 33 3.6.3.4 Direcciones de la capa de enlace 34 3.6.3.5 Filtros con TCPDUMP 35 3.7 INGENIERÍA DE SOFTWARE 36 3.7.1 Objetivos de la Ingeniería de Software 38 3.7.2 Planificación de un Proyecto de Ingeniería de Software 39 3.7.3 Organización de un Proyecto de Ingeniería de Software 40 3.7.4 Modelo de Desarrollo Incremental 41 4. METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION 44 4.1 CONCEPTUALIZACION 44 4.2 ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS Y DISEÑO 45 4.3 CODIFICACIÓN, DEPURACIÓN Y PRUEBAS (INCREMENTO 1) 45 4.4 CODIFICACIÓN, DEPURACIÓN Y PRUEBAS (INCREMENTO 2) 45 4.5 ENTREGA DEL SISTEMA 46 5. DESARROLLO DEL SISTEMA 47 5.1 REQUERIMIENTOS GENERALES 47 5.2 ANÁLISIS 48 5.2.1 Casos de Uso 48 5.2.2 Patrones de Generación de Tráfico (Periódico, Poisson, Ráfaga) 57 5.2.2.1 Patrón Periódico 57 5.2.2.2 Patrón Poisson 58 5.2.2.3 Patrón Ráfaga (BURST): 59 5.3 TESTBED 60 5.3.1 Arquitectura General del Sistema 60 5.3.1.1 Configuración del Sender 61 5.3.1.2 Configuración del Receiver 65 6. TESTBW 67 6.1 DESCRIPCION 67 6.1.1 Log de Cambios 67 6.1.2 Plataformas Probadas 68 6.2 INSTALACION 69 6.3 EJECUCION DE LA HERRAMIENTA 73 7. ANALISIS DE RESULTADOS 76 8. ANÁLISIS ESTADÍSTICO 82 8.1 DISTRIBUCIÓN PERIÓDICA 83 8.1.1 Distribución Periódica para el 30% de Ancho de Banda del Enlace de Red 83 8.1.2 Distribución Periódica para el 60% de Ancho de Banda del Enlace de Red 89 8.2 DISTRIBUCIÓN DE POISSON 92 8.2.1 Distribución de Poisson Para el 30% de Ancho de Banda del Enlace de Red 92 8.2.2 Distribución de Poisson Para el 60% de Ancho de Banda del Enlace de Red 95 9. CONCLUSIONES 99 10. RECOMENDACIONES Y TRABAJOS FUTUROS 102 11. BIBLIOGRAFÍA 103MaestríaThis work shows that capturing Ethernet frames, it is possible to calculate the bandwidth in a network link. The project exclusively utilized open source tool such as GNU/Linux operating system, the MGEN, traffic generator, the C language compiler GCC, the TCPDUMP sniffer and the API library libpcap. The project begins studying the main TCP/IP network protocols and the main programming structures required to develop the desired packet capturing tool. In addition, the Software Engineering steps performed in the project are explained. Finally, implementation details and testbed configuration are specified. An incremental development methodology was used with successive iterations on each step until defining the final tool called TESTBW. Periodic and Poisson traffic of 30% and 60% of the link capacity were generated using MGEN. All the measurements were analyzed using statistical methods.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 ColombiaEstimador en tiempo real del consumo de ancho de banda en un enlaceReal-time estimator of bandwidth consumption on a linkMagíster en Software LibreBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaMaestría en Software Libreinfo:eu-repo/semantics/masterThesisTesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMSystems EngineeringCommunication systemsBroadbandTelecommunication systemsSoftware EngineeringTCP / IP (Computer Network Protocol)InvestigationsAnalysisIngeniería de sistemasSistemas de comunicaciónBanda anchaSistemas de telecomunicaciónIngeniería del softwareTCP/IP (Protocolo de redes de computadores)InvestigacionesAnálisisTcpdumpMGENAncho de bandaTCP/IPSniffersLibpcapTestbedSoftware libreLinuxEthernetBotía Valderrama, Diego José Luis (2008). Estimador en tiempo real del consumo de ancho de banda en un enlace. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB, Universitat Oberta de Catalunya UOC[1] KUROSE, James F. ROSS, Keith. Redes de Computadores. Un Enfoque descendente basado en Internet. Segunda Edición. Ed Pearson. 2004. Madrid - España. 739p[2] ORDINAS, José Maria. Otros. Redes de Computadores. Ed. UOC. Master Software Libre. Barcelona – España. 2004. 351p[3] STALLING, William. Comunicaciones y redes de computadores, sexta edición. Editorial Prentice Hall, Madrid - España, 2001.[4] ___________,_______. Redes e Internet de alta Velocidad: Rendimiento y Calidad de Servicios. Segunda Edición. Ed Pearson Educación. Madrid - España. 2004. 729p.[5] TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadoras, Cuarta edición. Editorial Pearson, México, 2003. 891p[6] ALFARO, Joaquin. PERRAMAN TORNIL, Xavier. Aspectos avanzados de seguridad en Redes. Ed. UOC. Master Software Libre. Barcelona – España. 2004. 410p.[7] R. Braden. 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