Optimization techniques for large-scale traceroute measurements - PowerPoint PPT Presentation

Abschlussvortrag Master’s Thesis Optimization techniques for large-scale traceroute measurements Benjamin Hof Lehrstuhl f¨ ur Netzarchitekturen und Netzdienste Institut f¨ ur Informatik Technische Universit¨ at M¨ unchen Themensteller: Prof. Georg Carle Betreuer: Dirk Haage, Johann Schlamp 9. November 2011 Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 1

¨ Ubersicht ¨ Ubersicht 1. Grundlagen Traceroute Verwandte Arbeiten 2. Optimierungen Global Stop Set mit Schwellenwert Universal Stop Set 3. Implementierung 4. Auswertung Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 2

Grundlagen Motivation Motivation Ziel dieser Thesis: ◮ Topologie des Internets auf Routerebene feststellen ◮ aktive Messungen durchf¨ uhren und verbessern Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 3

Grundlagen Motivation Motivation Ziel dieser Thesis: ◮ Topologie des Internets auf Routerebene feststellen ◮ aktive Messungen durchf¨ uhren und verbessern → grundlegende Technik: Traceroute Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 3

Grundlagen Traceroute Traceroute: 1. Paket Monitor A B Target TTL = 1 1a. Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 4

Grundlagen Traceroute Traceroute: Antwort Monitor A B Target TTL = 1 1a. 1b. ICMP time exceeded Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 5

Grundlagen Traceroute Traceroute 2. Paket Monitor A B Target TTL = 1 1a. 1b. ICMP time exceeded TTL = 2 TTL = 1 2a. Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 6

Grundlagen Traceroute Traceroute Antwort Monitor A B Target TTL = 1 1a. 1b. ICMP time exceeded TTL = 2 TTL = 1 2a. 2b. ICMP time exceeded Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 7

Grundlagen Verwandte Arbeiten Doubletree-Algorithmus ◮ implementiert in Scamper ◮ mehrere kommunizierende Messknoten ◮ traceroute in der Pfadmitte starten ◮ stoppen, sobald man auf einen bekannten Knoten st¨ oßt Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 8

Grundlagen Verwandte Arbeiten Doubletree-Algorithmus ◮ implementiert in Scamper ◮ mehrere kommunizierende Messknoten ◮ traceroute in der Pfadmitte starten ◮ stoppen, sobald man auf einen bekannten Knoten st¨ oßt Globales Stop Set (GSS): ◮ bei Vorw¨ artsmessung ◮ enth¨ alt (Interface, Ziel) Paare aller Messknoten ◮ Abbruchbedingung: Hop von anderem Tracer aus auf dem Weg zum gleichen Ziel beobachtet Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 8

Grundlagen Verwandte Arbeiten Doubletree-Algorithmus ◮ implementiert in Scamper ◮ mehrere kommunizierende Messknoten ◮ traceroute in der Pfadmitte starten ◮ stoppen, sobald man auf einen bekannten Knoten st¨ oßt Globales Stop Set (GSS): ◮ bei Vorw¨ artsmessung ◮ enth¨ alt (Interface, Ziel) Paare aller Messknoten ◮ Abbruchbedingung: Hop von anderem Tracer aus auf dem Weg zum gleichen Ziel beobachtet Lokales Stop Set: ◮ bei R¨ uckw¨ artsmessung ◮ enth¨ alt alle lokal gesehenen Interfaces Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 8

Optimierungen Global Stop Set mit Schwellenwert GSS mit integriertem Schwellenwert Idee: ◮ GSS bricht oft ab → mehr Netzwerkabdeckung m¨ oglich Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 9

Optimierungen Global Stop Set mit Schwellenwert GSS mit integriertem Schwellenwert Idee: ◮ GSS bricht oft ab → mehr Netzwerkabdeckung m¨ oglich Doubletree mit Modifikation: ◮ Global Stop Set Bedingung ◮ aber: GSS nur aktiv, wenn Schwellenwert ¨ uberschritten ◮ Schwelle = Hopnummer Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 9

Optimierungen Universal Stop Set Neue Stop-Regel: Universal Stop Set Idee: ◮ Redundanz durch GSS ◮ Mehrfachmessung von Pfaden vermeiden → h¨ ohere Geschwindigkeit m¨ oglich Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 10

Optimierungen Universal Stop Set Neue Stop-Regel: Universal Stop Set Idee: ◮ Redundanz durch GSS ◮ Mehrfachmessung von Pfaden vermeiden → h¨ ohere Geschwindigkeit m¨ oglich Universal Stop Set (USS): ◮ Austausch aller Informationen zwischen den Monitoren ◮ Abbruch, falls Hop von anderem Monitor irgendwann bereits entdeckt ◮ nur aktiv, wenn Schwellenwert ¨ uberschritten Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 10

Implementierung Implementierung ◮ Simulation zur Bestimmung des Schwellenwertes ◮ Wahl des Wertes: Festlegung von Fehlergrenzen ◮ Patch f¨ ur Scamper ◮ Control tool Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 11

Implementierung Implementierung ◮ Simulation zur Bestimmung des Schwellenwertes ◮ Wahl des Wertes: Festlegung von Fehlergrenzen ◮ Patch f¨ ur Scamper ◮ Control tool Control tool: ◮ Anbindung an CouchDB f¨ ur GSS Storage ◮ Austausch der Traceroute-Daten f¨ ur USS ◮ Weitergabe der Zieladressen an Tracer ◮ Speichern der Traceroute-Ergebnisse Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 11

Auswertung GSS mit Schwellenwert time nodes edges 1 0.8 normalized value 0.6 0.4 0.2 0 DT GSS12 GSS14 ◮ normalisiert auf “ground truth” (GT) ◮ DT = Doubletree ohne Modifikation ◮ GSS 12, 14: mehr Abdeckung als DT Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 12

Auswertung USS time nodes edges 1 0.8 normalized value 0.6 0.4 0.2 0 USS1 USS13 USS15 USS17 ◮ hohe Geschwindigkeit m¨ oglich ◮ Abstriche bei Entdeckung von Kanten Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 13

Auswertung Vergleich nodes edges 1 0.8 normalised value 0.6 0.4 0.2 0 GT DT GSS12 GSS14 USS1 USS13 USS15 USS17 ◮ Empfehlung f¨ ur gute Abdeckung: GSS 14 Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 14

Auswertung Vergleich nodes edges 1.8 normalised discovery speed 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 GT DT GSS12 GSS14 USS1 USS13 USS15 USS17 ◮ Empfehlung f¨ ur schnelle Messung: USS 1 Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 15

Auswertung Zusammenfassung ◮ traceroute Messungen ins ganze Internet ◮ 2 Varianten mit Parameter ◮ Simulation und reale Messung Ergebnisse: ◮ Fehlerschranken/Trade-off durch Simulation festlegbar ◮ Verbesserung der Abdeckung bei h¨ oherer Zeitdauer ◮ oder hohe Geschwindigkeit, Abstriche bei Abdeckung Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 16

Auswertung Danke f¨ ur die Aufmerksamkeit! Fragen? Benjamin Hof Largescale Traceroute Optimization 9. November 2011 17