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Abschlussvortrag Masters 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


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SLIDE 1

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

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SLIDE 2

¨ Ubersicht

¨ Ubersicht

  • 1. Grundlagen

Traceroute Verwandte Arbeiten

  • 2. Optimierungen

Global Stop Set mit Schwellenwert Universal Stop Set

  • 3. Implementierung
  • 4. Auswertung

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SLIDE 3

Grundlagen Motivation

Motivation

Ziel dieser Thesis:

◮ Topologie des Internets auf Routerebene feststellen ◮ aktive Messungen durchf¨

uhren und verbessern

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SLIDE 4

Grundlagen Motivation

Motivation

Ziel dieser Thesis:

◮ Topologie des Internets auf Routerebene feststellen ◮ aktive Messungen durchf¨

uhren und verbessern → grundlegende Technik: Traceroute

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SLIDE 5

Grundlagen Traceroute

Traceroute: 1. Paket

1a. Monitor Target A B TTL = 1

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Grundlagen Traceroute

Traceroute: Antwort

1a. Monitor Target A B TTL = 1 1b. ICMP time exceeded

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SLIDE 7

Grundlagen Traceroute

Traceroute 2. Paket

1a. Monitor Target A B TTL = 1 1b. 2a. ICMP time exceeded TTL = 2 TTL = 1

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SLIDE 8

Grundlagen Traceroute

Traceroute Antwort

1a. Monitor Target A B TTL = 1 1b. 2a. 2b. ICMP time exceeded TTL = 2 TTL = 1 ICMP time exceeded

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SLIDE 9

Grundlagen Verwandte Arbeiten

Doubletree-Algorithmus

◮ implementiert in Scamper ◮ mehrere kommunizierende Messknoten ◮ traceroute in der Pfadmitte starten ◮ stoppen, sobald man auf einen bekannten Knoten st¨

  • ßt

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SLIDE 10

Grundlagen Verwandte Arbeiten

Doubletree-Algorithmus

◮ implementiert in Scamper ◮ mehrere kommunizierende Messknoten ◮ traceroute in der Pfadmitte starten ◮ stoppen, sobald man auf einen bekannten Knoten st¨

  • ßt

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

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SLIDE 11

Grundlagen Verwandte Arbeiten

Doubletree-Algorithmus

◮ implementiert in Scamper ◮ mehrere kommunizierende Messknoten ◮ traceroute in der Pfadmitte starten ◮ stoppen, sobald man auf einen bekannten Knoten st¨

  • ßt

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

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SLIDE 12

Optimierungen Global Stop Set mit Schwellenwert

GSS mit integriertem Schwellenwert

Idee:

◮ GSS bricht oft ab

→ mehr Netzwerkabdeckung m¨

  • glich

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SLIDE 13

Optimierungen Global Stop Set mit Schwellenwert

GSS mit integriertem Schwellenwert

Idee:

◮ GSS bricht oft ab

→ mehr Netzwerkabdeckung m¨

  • glich

Doubletree mit Modifikation:

◮ Global Stop Set Bedingung ◮ aber: GSS nur aktiv, wenn Schwellenwert ¨

uberschritten

◮ Schwelle = Hopnummer

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SLIDE 14

Optimierungen Universal Stop Set

Neue Stop-Regel: Universal Stop Set

Idee:

◮ Redundanz durch GSS ◮ Mehrfachmessung von Pfaden vermeiden

→ h¨

  • here Geschwindigkeit m¨
  • glich

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SLIDE 15

Optimierungen Universal Stop Set

Neue Stop-Regel: Universal Stop Set

Idee:

◮ Redundanz durch GSS ◮ Mehrfachmessung von Pfaden vermeiden

→ h¨

  • here Geschwindigkeit m¨
  • glich

Universal Stop Set (USS):

◮ Austausch aller Informationen zwischen den Monitoren ◮ Abbruch, falls Hop von anderem Monitor irgendwann bereits

entdeckt

◮ nur aktiv, wenn Schwellenwert ¨

uberschritten

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SLIDE 16

Implementierung

Implementierung

◮ Simulation zur Bestimmung des Schwellenwertes ◮ Wahl des Wertes: Festlegung von Fehlergrenzen ◮ Patch f¨

ur Scamper

◮ Control tool

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SLIDE 17

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

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SLIDE 18

Auswertung

GSS mit Schwellenwert

0.2 0.4 0.6 0.8 1 DT GSS12 GSS14 normalized value time nodes edges ◮ normalisiert auf “ground truth” (GT) ◮ DT = Doubletree ohne Modifikation ◮ GSS 12, 14: mehr Abdeckung als DT

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SLIDE 19

Auswertung

USS

0.2 0.4 0.6 0.8 1 USS1 USS13 USS15 USS17 normalized value time nodes edges ◮ hohe Geschwindigkeit m¨

  • glich

◮ Abstriche bei Entdeckung von Kanten

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SLIDE 20

Auswertung

Vergleich

0.2 0.4 0.6 0.8 1 GT DT GSS12 GSS14 USS1 USS13 USS15 USS17 normalised value nodes edges ◮ Empfehlung f¨

ur gute Abdeckung: GSS 14

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SLIDE 21

Auswertung

Vergleich

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 GT DT GSS12 GSS14 USS1 USS13 USS15 USS17 normalised discovery speed nodes edges ◮ Empfehlung f¨

ur schnelle Messung: USS 1

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SLIDE 22

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¨

  • herer Zeitdauer

◮ oder hohe Geschwindigkeit, Abstriche bei Abdeckung

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SLIDE 23

Auswertung

Danke f¨ ur die Aufmerksamkeit!

Fragen?

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