4.4.2 Definizione di modelli di valutazione

1. 4.4.2 Definizione di modelli di valutazione CEFRIEL / Università Roma 3 / Politecnico di Milano Milano 17 novembre 2004 Speaker Giacomo Verticale Politecnico di Milano

2. Introduzione • Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative • Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end • QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ • Conclusioni

3. Introduzione • In una rete multicanale il traffico end-to-end attraversa molte sottoreti con diversi obiettivi e modelli di qualità • Un protocollo o algoritmo di routing adattivo deve essere in grado integrare al meglio le possibilità offerte da ogni sottorete • In questo task si studia: • come le prestazioni dei protocolli di routing ad-hoc dipendono dal modello di mobilità degli utenti • come scoprire la presenza di tunnel logici all’interno delle sottoreti • come i modelli di QoS delle reti cellulari possano convivere con i modelli di QoS delle reti IP

4. Introduzione • Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative • Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end • QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ • Conclusioni

5. Motivazione • Una MANET è un sistema auto-organizzante di routers mobili • Possibilità di muoversi liberamente • Rete senza topologia prefissata • La mobilitàè un fattore significativo per le performances della rete • Lo scopo del lavoro è lo stidio dell’impatto dei modelli di mobilità sui risultati simulativi • Possibili utilizzi delle MANET • Conferenze e Meetings • Gruppi di ricerca e salvataggio • Disaster Recovery

6. Modelli di mobilita’ simulati Random Waypoint Model Manhattan Model Gauss-Markov Model • I modelli di mobilità simulati per la valutazione delle prestazioni: Random Waypoint, Gauss-Markov e Manhattan

7. Conclusioni • Si può osservare che l’utilizzo di diversi modelli di mobilitàpuò alterare anche significativamente il ranking dei protocolli in termini di throughput • Si nota una differenza di anche un ordine di grandezza sia per il throughput che per l’overhead di routing • Le nostre osservazioni suggeriscono che i pattern di mobilità sono molto importanti • AODV sceglie la route considerando il primo pacchetto RREQ ricevuto  route meno congestionata • L’overhead di routing di AODV è piuttosto stabile • AODV funziona meglio in situazioni più stressanti • Per aumentare ulteriormente le prestazioni è necessario lo sviluppo di un AODV basato sia sui messaggi di hello che su informazioni ricevute del livello di data-link • AODV incontra difficoltà a trovare una route con alta mobilità e necessita di routes con una vita media alta è necessario un buon algoritmo di link prediction

8. Introduzione • Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative • Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end • QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ • Conclusioni

9. Transizione verso IPv6 • IPv6 offre vari vantaggi per la sostenibilità di Internet nel lungo periodo • La transizione da IPv4 a IPv6 prevede un periodo di coesistenza delle due tecnologie • La rete IPv6 è basata su infrastruttura IPv4 • Ampio uso della tecnica del tunneling • Tunneling IPv6-in-IPv4 • I pacchetti IPv6 vengono incapsulati in pacchetti IPv4 per oltrepassare zone di rete che non supportano IPv6 • Il tunnel viene visto da IPv6 come un singolo link di livello 2

10. Tunneling e QoS • Un tunnel è un link di bassa qualità • Coinvolge molte apparecchiature • Meno affidabilità di un link “nativo” • Tempi di latenza che sono la somma dei tempi dei link coinvolti nel tunnel • Un tunnel è un normale link per i protocolli di routing e per le applicazioni • Servizi offerti tramite tunnel sono quindi meno pregiati

11. Tunnel discovery e adattatività • Esigenza di adattatività end-to-end • Ciascuna stazione può scegliere i serventi in base alla qualità del percorso che li congiunge • Può preferire collegamenti privi di tunnels • Esigenza di discovery dei tunnels

12. Risultati sul tunnel discovery • Sviluppo di tecniche di discovery basate su • MTU discovery • IP spoofing • Hop Limit Manipulation • Source routing • DNS lookup • Studio della applicabilità delle tecniche alle reti 6bone e 6net • Sviluppo di una utility di discovery prototipale: “tunneltrace” • Dettagli nel rapporto tecnico allegato al deliverable R4.4.2 • Lorenzo Colitti, Giuseppe Di Battista, and Maurizio Patrignani, "Discovering IPv6-in-IPv4 Tunnels in the Internet", Technical Report RT-DIA-82-2003, Dipartimento di Informatica e Automazione, Università di Roma Tre, Rome.

13. Introduzione • Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative • Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end • QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ • Conclusioni

14. Architettura UMTS (Rel 3/4) PSTN/ISDN VLR BTS BTS HLR EIR IP SGSN GGSN Node B Node B Node B GSM BSS (Base Station Subsystem) GSM NSS (Network Switch System) BSC MSC GMSC BSC UTRAN Iub Iu RNC Iur CN (Core Network) RNC • GSM (CS): 9.6 kbps / 14.4 kbps • HSCSD (CS): 57.6 kbps • GPRS (PS): 115 kbps • EDGE (CS/PS): 384 kbps • UMTS (CS/PS): 2 Mbps Uu SO2

15. UMTS Bearer Attributes

16. QoS in IP: i Differentiated Services • Il modello DiffServ presenta una architettura semplice e scalabile senza protocolli di segnalazione • La scalabilità si ottiene trattando flussi aggregati sulla base delle informazioni trasportate dai pacchetti IP • I pacchetti IP sono classificati e colorati (marcati) per ricevere un appropriato trattamento nei nodi attraversati • Le operazioni di classificazione, di colorazione, di controllo sono necessarie solo nei router di confine della rete (Border Router)

17. Caratteristiche principali del modello DiffServ • Definizione di un contratto (SLA) tra cliente e fornitore del servizio • Classificazione del traffico e aggregazione dei flussi in classi di servizio • Trattamento delle classi di servizio secondo un livello di QoS predefinito • Vengono definiti opportuni Per-Hop Behavior (PHB) che specificano come devono essere trattati i pacchetti di una certa classe (priorità, modalità di scarto) • DiffServ fornisce degli strumenti “hop-by-hop”: il servizio end-to-end deve essere costruito dall’operatore

18. Scenario di riferimento – interfaccia UMTS - IP • Nella Core Network UMTS è modellato solo il GGSN • Funzioni della rete IP-DiffServ nel Border Router 1 • Tutti le sorgenti inviano pacchetti allo stesso host di destinazione Traffico UMTS Traffico best-effort Core Network UMTS Backbone IP-Diffserv GGSN Border Router 1 Border Router 2 Host

19. Scenario di riferimento – sorgenti di traffico

20. Scenario di riferimento – il Border Router • Usiamo al meglio gli strumenti offerti da DiffServ per implementare una QoS compatibile con il modello UMTS • Il classificatore aggrega i pacchetti in 4 flussi di traffico • La funzione di meter è realizzata con un token bucket • É presente una coda per ogni classe di traffico • Le code relative al traffico dati sono gestite da una disciplina RED o RIO • Viene utilizzato l’algoritmo WFQ come tecnica di schedulazione Scheduler Voce DROPTAIL Video DROPTAIL Classifier Meter Shaper Meter Marker Meter Shaper Web RIO BE RED

21. Introduzione • Routing end-to-end in reti ad-hoc adattative • Interazione tra IPv4 e IPv6 nelle connessioni end-to-end • QoS nella interconnessione tra reti UMTS e IP DiffServ • Conclusioni

22. Conclusioni • E` possibile interconnettere reti con tecniche di routing e modelli di qualità differenti • L’overhead protocollare necessario per l’interconnessione e la perdita di capacità espressiva nella traduzione da un modello ad un altro hanno un impatto negativo sulle prestazioni • E’ necessario quantificare questo impatto negativo per caratterizzare opportunamente il percorso end-to-end