اندازه گیری ترافیک

در این بخش، خلاصه ای از روشهای مونیتوریگ بکار گرفته شده در جمع آوری داده برای آنالیز های قسمت های بعدی ارائه میکنیم و محیط شبکه ای در مرکز تحقیقات و مهندسی موریس (MRE) در Bellcore را که اطلاعات بدست آمده از آنجا جمع آوری شده است، را مختصراً شرح میدهیم.

1-1 اندازه گیری ترافیک

طیف وسیعی از تجهیزات تجاری و دست ساز برای مونیتورینگ یا جمع آوری داده از LAN ها موجود است. در یک سوی این طیف، تجهیزاتی قرار دارند که بسته ها را به محض دیده شدن توسط نمایشگر، پردازش میکنند و عموماً دسته کم شکلهایی از کاهش داده را روی بسته های دیده شده اعمال میکنند. ما این نوع آنالیز را آنالیز را آنالیز ” روی هوا” [1] مینامیم. در این حالت معمولاً اطلاعات از پیش دانسته زیادی – در مورد اینکه چه چیز از شبکه برای ما مهم است – نیاز است. در طرف دیگر طیف، تجهیزاتی قرار دارند که ابداً هیچ پردازشی روی ترافیک انجام نمی دهند؛ بلکه تنها همه یا بخشی از هر بسته را در هنگام دیده شدن، ذخیره میکنند. از آنجا که در این روش کاهش داده و تحلیل آن پس از جمع آوری داده انجام میشود، این روش را تحلیل “بازنگرانه”[2] مینامیم. اکثر تجهیزات تجاری موجود برای مونیتورینگ LAN، گرایش بیشتری به روش “روی هوا” دارند تا روش بازنگرانه. با این وجود یک تحلیلگر LAN معمولی تاحدی قابلیت تحلیل زمان-حقیقی از شبکه و ذخیره و بازنگری ترافیک را دارد. همچنین، معمولاً میتوان نوع بسته هایی را که باید ذخیره شوند، مشخص کرد. تعداد بسته هایی که این نوع تحلیلگر ها میتوانند ذخیره کننددر تعداد ونرخ بسته های ذخیره شده در مدت زمان طولانی محدود است. با حرکت به سمت حالت بازنگرانه، برخی جنبه های ترافیک میتواند دقیقتر ذخیره شود. خصوصاً زمان رسیدن هر بسته. همچنین، تعداد بسته های ذخیره شده در یک اجرا به طرز قابل توجهی بیشتر میشود.

سیستم مونیتورینگ به کار رفته در جمع آوری داده هایی که ما از آنها در این پایان نامه استفاده کرده ایم، دست ساز بوده است و تمام بسته های دیده شده در شبکه تحت مطالعه را با زمان دقیق ذخیره میکند. همچمنین این کار را زمان بسیار طولانی بدون وقفه انجام میدهد. با توجه به اینکه هیچ اطلاعات از پیش دانسته ای در مورد بسته هایی که باید ذخیره شوند، به تحلیلگر داده نشده است؛ مگر اینکه چه مقدار از بسته باید ذخیره شود، نمایشگر ما بسیار نزدیکتر به سمت بازنگرانه طیف است. این دستگاه توسط یکی از نویسندگان (Wilson) ساخته شده است.

قلب نمایشگر یک کامپیوتر تکبرد (SBC) که پایه پردازشگر 68030 به همراه یک سخت افزار اترنت به عنوان واسط اترنت با کارایی بالاست .کامپیوتر تک برد طوری برنامه ریزی شده است که بسته ها از شبکه تحت مطالعه به محض رسیدن دریافت کرده و آنها را در بافر قرار داده و برای هر بسته زمان و اطلاعات وضعیت را ذخیره میکند.این SBC به یک دستگاه کامپیوتر توسط یک مجموعه تطبیق دهنده گذرگاه متصل است .برنامه به اجرا در آمده روی کامپیوتر به طور دوره ای از SBC می پرسد که آیا بافر های آنها پر شده است یا خیر.در صورتی که بافر ها پر شده باشند آنها را روی دیسک ذخیره میکند.برنامه دیگری که با اولویت کمتری تر روی کامپیوتر درحال اجراست برنامه ایست که اطلاعات را از روی دیسک روی یکی از دو نوار دیجیتال 9mm برای سیستم ذخیره می کند .این نوارها امکان دخیره بسته ها بدون وقفه و ترای طولانی مدت را به دستگاه به سییستم می دهد .پس 27 میلیون بسته روی یک نوار 8mm در 2.3Gbyte ذخیره خواهد شد.

هر بسته ای مع در اترنت نورد بررسی قرارمیگیرد نمایشگر یک مهرزمان را ذخیره میکند که یک عدد 48 بیتی است که تعداد بازه های 4 usاست که از زمان شروع گذشته است .این مهر زمان به جای زمان قرار داده شدن بسته روی اترنت بیاننکر زمان رسیدن انتهای بسته است که البته زمان اولی به راحتی قابل محاسبه است .نمایشگر همچنین طول بسته ، وضعیت واسط اترنت و 60 بایت اول داده هر بسته را ذخیره میکند .این نمایشگر زمان رسیدن بسته ها را با دقت 20 u s دخیره کرده که این دقت بالا برای تحلیل های بعدی بسیار حیاطی است.

استفاده از واسط کار بری اترنت با کارایی بالا و SBC به دلیل نیاز به دقت بالا در زمان رسیدن بسته ها است .بسته های نرم افزاری زیادی برای نصب روی کامپیوتر وجود دارند که از وواسط اترنت کامپیوتربرای ثبت زمان بسته ها استفاده میکنند که این سیستم ها هرگز دقت نمایش فوق را نخواهند داشت .دلیل آن تاخیر های ناشی از سیستم عامل و واسط های I/O کامپیوتر است .با استفاده از واسط اترنت جدا از این مشکل اجتناب شده است .

1-2. محیط شبکه در BELLCORE

محیط MRE یک محیط نوعی تحقیقاتی یا توسعه نرم افزاری است جایی که کامپیوترها ماشین های اولیه ای درروی میز های مردم هستند این مجموعه کامپیوتر ها در ابتدا طبق طرحی منظم چیده شده بود که به مرور زمان به طور دلخواه و اتفاقی گسترش یافت .که این نحوه کسترش برای تحلیل ما مفید است زیرا داده ها را واقعی تر میکند .هم چنین می توان تغییرات ترافیک شبکه را با گسترش شبکه مشاهده کرد.جدول 1 توصیفی خلاصه از داده های ترافیک شبکه آنالیز شده در کار این پروژه را نشان میدهد .ما 4 مجموعه داده اندازه گیری شده در نظر گرفتیم که هرکدان ترافیک 20 تا 40 ساعت این شبکه اترنت هستند و حاوی 10 میلیون بسته اترنتی هستند .داده ها در نقاط مختلف LAN ودرزمان های مختلف در طی 4 سال اتدازه گیری شده اند.(اگوست 92 اکتبر 92 ژانویه 90 و فوریه 92).

چهار مجموعه ی داده برای تحلیل جمع آوری شده است .دو مجموعه اول از ترافیک اندازه گیری شده در اگوست و اکتبر 89 از یک شبکه اترنت برای سرویس دهی یک کتابخانه تحقیقاتی جمع آوری شده است .

بیشتر ترافیک مربوط به سرویس هایی بودند که از پروتکل اینترنت (IP) استفاده میکردند.یا پروتکل سیستم فایل شبکه (NFS ) پروتکل IP برای login های راه دور و پست الکترونیکی و NFS برای سرویس هایی از سرور به کاربران مناسب است.علاوه بر آن سرویس های دیگری نیز موجود بودند مانند صدای رادیوی محلی که با فرمت u-low کد گذاری شده بود و در ساعاتی ار روز روی شبکه پخش میشد .در شکل(22.1) طرحی از شبکه MRE در آن زمان موجود است.در سال 89 سیستم های شبکه از SWN-3  به سیستم های بر پایه RISC ارتقا یافت و به خاطر افزایش توان محاسباتی ماشین در شبکه بار شبکه افزایش یافت.مثلا توجه کنید که در ساعات شلوغ در اکتبر 89 واقعا شلوغ است :30% بازده اترنت در مقایسه در 50% در آگوست 89 به همین خاطر تغییراتی در ساختار شبکه حاصل شد.

دسته سوم داده که در ژانویه 90 به دست آمده است از کابل اترنتی اندازه گیری شده اند که دو بال امکانات MRE را به هم متصل می کرد .(شکل 22.2) سمت دیگر به یک کتابخانه دیگر اختصاص یا فته بود. در زمان جمع آوری این داده ها ، 160 نفر در کتابخانه دوم مشغول بودند .این قسمت خاص از این نظر که در قسمتی قرار داشت که شبکه را به دنیای خارج اینترنت متصل میکرد ،خاص بود.ترافیک روی این کابل از منابع بسیار مختلف ناشی میشد :

1-سرور های فایل بسیار فعال که به این قسمت متصل بودند .

2-ترافیک بین دو بال شبکه

3-ترافیک بین کتابخانه و ما بقی BELLCORE

4-ترافیک بین کل BELLCORE و دنیای خارج اینترنت

ترافیک نوع 4 را که ما آن را ترافیک خارجی مینامیم ،ترافیک ناشی از صحبت های ماشین های BELLCORE با دیگر ماشین ها در سراسر اینترنت بود.ترافیک خارجی این قسمت به طور خاص اندازه گیری شده اند.