31 Mars 2005 - © RUN, ULG 1 Architecture d'une boîte à outils d'algorithmes d'ingénierie de trafic et application au réseau GÉANT Université de Liège -

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1 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 1 Architecture d'une boîte à outils d'algorithmes d'ingénierie de trafic et application au réseau GÉANT Université de Liège - Belgique Réseaux informatiques (RUN) Présentation : Fabian Skivée Auteurs : Fabian Skivée - Simon Balon - Olivier Delcourt Jean Lepropre - Guy Leduc http://totem.run.montefiore.ulg.ac.be

2 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 2 Sommaire Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

3 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 3 Introduction et objectifs Actuellement, la plupart des fournisseurs internet surdimensionnent leur réseau. Vu l'augmentation de la demande et pour fournir des garanties de services, cette approche est de moins en moins viable. L'ingénierie de trafic a pour objectif d'optimiser la répartition du trafic pour maximiser l'utilisation des ressources d'un réseau.

4 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 4 Introduction et objectifs Beaucoup de recherches dans le domaine mais peu sont utilisées vu leur complexité d'implémentation et d'utilisation Notre boîte à outils a deux objectifs :  permettre à un chercheur de promouvoir ses nouvelles méthodes de TE et de les comparer avec d'autres  permettre à un opérateur de tester ces méthodes sur son réseau.

5 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 5 Sommaire Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

6 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 6 Architecture L'architecture doit respecter plusieurs exigences :  minimiser l'effort d'intégration d'un nouvel algorithme  être interopérable avec d'autres outils  proposer différents modes d'execution on-line dans un réseau réel off-line pour une simulation  multi langages

7 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 7 Boîte à outils TOTEM Outil de configuration de réseaux Outil de gestion de réseaux Intégration dans un réseau réel

8 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 8 Environnement de simulation Boîte à outils TOTEM Scenario.xml MatriceTrafic.xml Topologie.xml

9 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 9 Toolbox Architecture Core CLI Scénario de simulation Module de matrice de traffic Répertoire d'algorithmes Outil de gestion de réseaux Module de topologie GUI Interface utilisateur simulation BGP DAMOTE calcul de LSP primaires calcul de LSP de backup MPLS Optimisation de métriques IGP IP CSPF TopGen génération de topologies et de trafic Générique

10 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 10 Sommaire Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

11 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 11 Algorithmes d'ingénierie de traffic Algorithmes classiques  SPF  CSPF (avec différentes métriques : inverse de la capacité, nombre de sauts, inverse de la bande passante résiduelle) Optimisation des métriques IGP (B. Fortz) Simulation BGP (C-BGP - B. Quoitin)

12 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 12 DAMOTE DAMOTE est un algorithme de routage de LSPs sous contraintes. Calcul de LSP primaires  Compatible DiffServ  Support des niveaux de préemption  Fonction d'optimisation configurable comme balancement de charge ou plus court chemin Calcul de LSP de backup avec partage de bande passante

13 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 13 TopGen Générateur de topologies et de trafic La génération de topologie se fait en utilisant Brite La génération de trafic selon deux modèles  modèle de gravité  aléatoire respectant différentes loi de distribution (Poisson, uniforme, etc)

14 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 14 Sommaire Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

15 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 15 Format de topologie Topologie:  Noeud: id, IP, localisation, interfaces  Lien: id, source, destination, type, bande passante, délai, SRLG MPLS:  LSP: id, chemin, bande passante, DiffServ, niveau de préemption, backup (bypass, détour) IGP :  Lien: métrique, métrique TE, bande passante, bande passante réservable par niveau de priorité BGP :  Routeur: neighbour, in-filter, out-filter, localpref

16 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 16 Format de matrice de trafic Représente la matrice de trafic d'un domaine Cette matrice représente le trafic échangé entre chaque paire origine/destination Ces matrices peuvent être utilisées pour générer des scénarios de simulation. 3.57........

17 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 17 Sommaire Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

18 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 18 Etude de cas : le réseau GEANT Réseau européen de la recherche 30 pays et 26 réseaux nationaux 23 nœuds 38 liens

19 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 19 La matrice de trafic de GÉANT Réseau GÉANT = Nœud d'accès = Lien d'accès Modèle de gravité

20 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 20 La matrice de trafic de GÉANT Réseau GÉANT = Nœud d'accès 10 3 6 2 5 4 6+2+4+5+3 = 20 10 * (6/20) 10 * (2/20) 10 * (4/20) 10 * (5/20) 10 * (3/20) TM-max : matrice de trafic au la somme du trafic entrant est maximum - jour de semaine en octobre 2004

21 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 21 Analyse du trafic Objectif : comparer différents algorithmes de routage  MCF (Multi Commodity flow) dont l'objectif est de minimiser la charge du lien le plus chargé.  CSPF avec les métriques de GEANT  CSPF avec une métrique de 1 pour chaque lien  CSPF avec l'inverse de la bande passante pour métrique  CSPF avec l'inverse de la bande passante résiduelle  DAMOTE

22 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 22 Analyse du trafic AlgorithmesMaxPer 10MoyenneEcart type MCF 29,9 %26,9%10,4%9,6% CSPF 50,5%18,1%7,4%8,4% CSPFHopCount 83,5%19,8%10,2%15% CSPFInvCap 43,5%16,5%7,1%7,2% CSPFInvFreeBW 30,3%13,7%7,1%6,2% DAMOTE 30,3%14,9%8,9%5,3% Comparaison de différents algorithmes de routage sur TM-max

23 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 23 Analyse du coût des backups Etude de la protection des flux en cas de panne d'un nœud ou d'un lien  Hypothèse : une seule panne à la fois  Partage bande passante entre primaire et backup  Deux stratégies de protection : protection de bout en bout protection locale

24 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 24 Analyse du trafic AlgorithmesProtection locale Protection de bout en bout Surcoût en bande passante 86,8 %71,7% Utilisation maximale 64,8%85,7% Utilisation moyenne 13,2%10,7% Nombre de LSP primaires 506 Nombre de LSP de backup 1638506 Comparaison de différents algorithmes de routage sur TM-max

25 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 25 Analyse de la panne la plus grave Objectif : étudier le changement de charge suite à une panne de lien et determiner la panne de lien la plus grave. Comparaison des différents algorithmes de routage

26 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 26 Analyse de la panne la plus grave AlgorithmesMaxPer 10MoyenneEcart type MCF32,9 %32,4 %11,6 %10,5 % (sans panne)29,9 %26,9%10,4%9,6% CSPF55,4 %18,2 %7,7 %8,9 % (sans panne)50,5 %18,1 %7,4 %8,4 % CSPFInvFreeBW37 %24,4 %9,3 %8,4 % (sans panne)30,3 %13,7 %7,1 %6,2 % DAMOTE36,2 %24,1 %11,3 %7,6 % (sans panne)30,3%14,9%8,9%5,3% Comparaison de différents algorithmes de routage en cas de panne

27 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 27 Sommaire Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

28 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 28 Nouvelles fonctionnalités Version 1.0  Scénarios de simulation très flexibles qui permettent une exécution automatique de la boîte à outils. Ex : panne de lien, optimisation de métrique IGP, calcul de LSP, etc.  Optimisation de métrique IGP  Simulation BGP grâce à C-BGP  Interface graphique Future Version 1.1  Matrice Netflow  SPF multipath

29 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 29 Sommaire Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

30 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 30 Conclusion Cette boîte à outils fournit une architecture ouverte et interopérable unique pour comparer et valoriser des nouveaux algorithmes. Prochaines étapes :  Nouvelles méthodes d'inférence de matrice de trafic  Intégration de nouveaux algorithmes  Amélioration des rapports d'analyse

31 31 Mars 2005 - © RUN, ULG 31 Références Financé par la Région Wallonne dans le cadre du projet TOTEM Collaboration dans le WG4 du réseau d'excellence européen E-Next Contact : fabian.skivee@ulg.ac.be Boîte à outils : http://totem.run.montefiore.ulg.ac.be Project URL : http://totem.info.ucl.ac.behttp://totem.info.ucl.ac.be