Proactive measurement techniques for network monitoring in heterogeneous environments
- Autores: Javier Ramos de Santiago
- Directores de la Tesis: Javier Aracil Rico (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2013
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Eduardo Magaña Lizarrondo (presid.), Jorge Enrique López de Vergara Méndez (secret.), Mikel Izal Azcárate (voc.), Edmundo Monteiro (voc.), Jozsef Steger (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
Hoy en día la creciente demanda de ancho de banda por parte de los clientes de los operadores de telecomunicaciones así como la proliferación de nuevos servicios y aplicaciones que funcionan a través de Internet ha convertido el diseño y la operación de redes comunicaciones en una tarea de gran complejidad. Para facilitar la operación y el mantenimiento, los operadores han recurrido tradicionalmente a la monitorización de sus redes de comunicaciones para analizar un conjunto de parámetros de calidad de servicio (QoS) con los que poder determinar el estado y la calidad del servicio que ofertan a sus clientes reduciendo sus costes capitales y de operación. Además, en los últimos años la aparición de otros actores como grandes bancos o empresas de Internet que disponen de redes privadas de comunicaciones a través de las cuales ofrecen servicios ha despertado la necesidad de sistemas de monitorización fiables que puedan adaptarse a diferentes entornos de red. Típicamente la monitorización de red se ha dividido en monitorización activa y pasiva. La primera se basa en la inyección de tráfico en la red a analizar para obtener un conjunto de parámetros o resultados. La segunda se basa en la captura y análisis del tráfico que circula por la red para la obtención de los parámetros de calidad de servicio. Cada uno de los tipos de monitorización presenta ventajas e inconvenientes.
En los últimos años se ha propuesto el uso de sistemas híbridos que utilizan medidas pasivas y activas para obtener lo mejor de ambas técnicas. Este tipo de medida híbrida conocida como medida reactiva (REM) usa el valor de una serie de parámetros para desencadenar procesos de respuesta ante ciertos valores o situaciones. En este trabajo se presenta y propone el concepto de monitorización proactiva (PM) que va más allá de la monitorización reactiva. Mientras que en la monitorización reactiva se espera la ocurrencia de un evento para desencadenar una reacción, en la monitorización proactiva se realizan acciones de control para evitar que se produzcan dichas situaciones a las que reaccionar. Además, en caso de que estas situaciones se produzcan se puede responder igualmente de manera reactiva. Este nuevo tipo de monitorización facilita no solo el mantenimiento sino también el despliegue y dimensionado de nuevas redes.
El objetivo principal de este trabajo es analizar y proponer técnicas de monitorización proactiva que puedan ser aplicadas en ambientes heterogéneos de manera sencilla. Debido a que las redes actuales han evolucionado y se pueden encontrar diferentes tipos de dispositivos y tecnologías, es necesario crear métodos de monitorización que puedan ser integrados tanto en sistemas de alto rendimiento como en dispositivos con una potencia de cálculo reducida y que puedan actuar sobre un rango de velocidades que van desde los pocos Mb/s hasta tasas multi-Gb/s.
Para conseguir este objetivo, primero se han revisado los conceptos fundamentales acerca de redes de comunicaciones así como de los parámetros de calidad de servicio. Esta revisión se ha presentado de manera ordenada constituyendo un estado del arte de los métodos y conceptos más importantes relacionados con la monitorización. Seguidamente se ha analizado el estado del arte sobre métodos de medida activos analizando los métodos de descarga de ficheros y de pares de paquetes. El análisis de estos métodos ha demostrado la sensibilidad de los mismos a ciertos parámetros como la carga de trabajo del procesador así como a la cantidad de tráfico interferente autoinducido. En los entornos heterogéneos este tipo de parámetros no puede ser fácilmente controlado así que se ha propuesto un método para detectar la contaminación de las medidas debidas a la influencia de estos parámetros para su posterior eliminación en el análisis de los resultados de las medidas. Adicionalmente se ha comprobado que los métodos de medida activos son sensibles a la presencia de mecanismos de control de tráfico como shapers y policers. Para solucionar este tipo de problemas se ha propuesto un algoritmo que detecta la presencia de este tipo de mecanismos y estima, si es posible, los parámetros que los conforman.
Más adelante se ha realizado un análisis del estado del arte referente a los métodos de medida pasivos haciendo especial hincapié en aquellos basados en flujos y en trajectory sampling. Derivado de este análisis y de la necesidad de obtener métodos sencillos y que sean capaces de funcionar en entornos heterogéneos y a diferentes velocidades, se ha propuesto un sistema de correlación rápida de paquetes para realizar muestreo selectivo y trajectory sampling que es capaz de procesar cerca de 6 Gb/s. Además se ha presentado una arquitectura para la formación eficiente de flujos y la obtención de estadísticas sencillas.
Adicionalmente en este trabajo se ha propuesto un algoritmo basado en el análisis de las series temporales de parámetros simples para la detección de instantes temporales en los que existe contaminación por tráfico anómalo. Este algoritmo ha sido validado con tráfico real de una red bancaria obteniendo unos resultados de detección muy favorables.
Por último se ha propuesto y mostrado la arquitectura de un sistema proactivo de monitorización que integra las ideas anteriormente presentadas indicando ejemplos concretos de la aplicabilidad de este tipo de monitorización a las redes heterogéneas.
