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Architecture d'une boîte à outils d'algorithmes d'ingénierie de trafic et

application au réseau GÉANT

Université de Liège - BelgiqueRéseaux informatiques (RUN)

Présentation : Fabian Skivée

Auteurs : Fabian Skivée - Simon Balon - Olivier DelcourtJean Lepropre - Guy Leduc

http://totem.run.montefiore.ulg.ac.be

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Sommaire

Introduction et objectifs Architecture Algorithmes d'ingénierie de traffic Format de données Etude de cas : le réseau GEANT Nouvelles fonctionnalités Conclusion

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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.

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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.

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Architecture

L'architecture doit respecter plusieurs exigences :minimiser l'effort d'intégration d'un nouvel

algorithmeêtre interopérable avec d'autres outilsproposer différents modes d'execution

on-line dans un réseau réel off-line pour une simulation

multi langages

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Boîte à outils

TOTEM

Outil de configuration

de réseaux

Outil de gestion

de réseaux

Intégration dans un réseau réel

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Environnement de simulation

Boîte à outils

TOTEM

Scenario.xml

MatriceTrafic.xml

Topologie.xml

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Toolbox Architecture

CoreCLI

Scénariode simulation

Module de matrice de traffic

Répertoire d'algorithmes

Outilde gestionde réseaux

Module de topologie

GUI

Interface utilisateur

simulation BGP

BGP

DAMOTE calcul de LSP primairescalcul de LSP de backup

MPLS

Optimisation de métriques

IGP

IP

CSPF

TopGen génération de

topologies et de trafic

Générique

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Algorithmes d'ingénierie de traffic

Algorithmes classiquesSPFCSPF (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)

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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 gravitéaléatoire respectant différentes loi de

distribution (Poisson, uniforme, etc)

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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

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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.

<src id="source_node1"> <dst id="destination_node1">

3.57 </dst> ....</src>....

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Etude de cas : le réseau GEANT

Réseau européen de la recherche

30 pays et 26 réseaux nationaux

23 nœuds 38 liens

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La matrice de trafic de GÉANT

Réseau GÉANT

= Nœud d'accès

= Lien d'accès

Modèle de gravité

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La matrice de trafic de GÉANT

Réseau GÉANT

= Nœud d'accès

103

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

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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

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Analyse du trafic

Algorithmes Max Per 10 Moyenne Ecart 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

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Analyse du coût des backups

Etude de la protection des flux en cas de panne d'un nœud ou d'un lienHypothèse : une seule panne à la foisPartage bande passante entre primaire et

backupDeux stratégies de protection :

protection de bout en bout protection locale

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Analyse du trafic

Algorithmes Protection 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

506 506

Nombre de LSP de backup

1638 506

Comparaison de différents algorithmes de routage sur TM-max

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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

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Analyse de la panne la plus grave

Algorithmes Max Per 10 Moyenne Ecart typeMCF 32,9 % 32,4 % 11,6 % 10,5 %

(sans panne) 29,9 % 26,9% 10,4% 9,6%

CSPF 55,4 % 18,2 % 7,7 % 8,9 %

(sans panne) 50,5 % 18,1 % 7,4 % 8,4 %

CSPFInvFreeBW 37 % 24,4 % 9,3 % 8,4 %

(sans panne) 30,3 % 13,7 % 7,1 % 6,2 %

DAMOTE 36,2 % 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

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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

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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 algorithmesAmélioration des rapports d'analyse

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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.be