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Tipo: Dissertação
Título: Arquiteturas em hardware para monitoramento exato e apro- ximado do tempo de chegada entre pacotes em redes de computadores
Hardware architectures for accurate and approximate monitoring of the packets interarrival time in computer networks
Autor(es): Pacífico, Raycus Delano Garcia
Abstract: O monitoramento de redes é um campo ativo em pesquisas na área de redes de computadores. Entretanto, com a propagação da Internet e a criação de novos serviços de rede, realizar tarefas de monitoramento de um grande volume de tráfego de ma- neira acurada e em tempo real tornou-se algo complexo e difícil de ser realizado. Isto ocorre devido a maioria das abordagens tradicionais de medição serem implementa- das em software na extremidade da rede. Esta abordagem gera alto custo e dificulta o monitoramento devido a configuração e implantação do software individualmente em cada nó. Medir de maneira acurada e em tempo real é importante, pois é pos- sível detectar falhas na rede, ataques e verificar a qualidade de serviços fornecidos pelos provedores de Internet em tempo real. Neste trabalho apresentamos duas ar- quiteturas de medição em hardware para o monitoramento exato e aproximado da métrica tempo de chegada entre pacotes. Ambas arquiteturas realizam tarefas de monitoramento em tempo real independente dos nos hospedeiros da rede e rodam sobre a plataforma NetFPGA 1G. 0 objetivo deste trabalho é comparar a acurácia e a escabilidade de ambas arquiteturas. Para o protótipo de monitoramento exato utilizamos o projeto OpenFlow. Estendemos este projeto e realizamos medições que não eram possíveis de ser realizadas em abordagens tradicionais, por exemplo, medição de regras com agregador de fluxo. Para o protótipo de monitoramento aproximado, estendemos o projeto Reference Nic. Este projeto foi transformado em um framework de medição que escala independente do número de fluxos. Com os resultados obtidos, a arquitetura de monitoramento exato apresenta uma diferença relativa de 28 fluxos quase nula em relação a um software na extremidade da rede. Isso significa, que a arquitetura mede de maneira acurada como uma aplicação na folha da rede, com a diferença de não ser necessário instrumentar os nós hospedeiros. A arquitetura de monitoramento aproximado, entretanto, apresenta uma diferença relativa de 1% a 20% de 2.000 fluxos em relação ao software. Esta arquitetura mede um volume de fluxos 70 vezes maior que a arquitetura exata sacrificando a acurácia pela escabilidade.
Network monitoring is an active research field in computer networks. However, with the Internet evolution and the adOption of new network services, performing real- time, accurate monitoring of high volumes of network traffic is a challenging task mainly because traditional measurement strategies are implemented in software at the network end hosts. This strategy leads high costs and difficulties related to the deployment and configuration of measurement software in each end host. The ability to perform accurate and real-time network measurement is very important and enables the possibility to detect network faults, attacks, and certify the quality of network service providers in real time. In this work we propose 2 hardware mea- surement architectures to perform exact and approximate monitoring of the packet interarrival time. Both architectures perform real time monitoring tasks that do not depend on end hosts and are executed at the NetFPGA 1G platform. The objective of this work is to compare accuracy and scalability between the prOpo- sed architectures. In our exact measurement prototype we have used the OpenFlow project. We have extended this project to perform measurements that were not pos- sible using traditional strategies as, for example, measuring aggregate flows. For the approximate measurement prototype we have extended the Reference Nic project. This project has been modified to become a measurement framework that scales to thousands of flows. We show that the exact monitoring measurement architecture presents values that are very close to the software measurements performed at the end hosts for 28 flows. Thus, our architecture accuratelly measures the traffic at the network leaf nodes with no need to instrument the end hosts. However, the appro- ximate monitoring architecture presents a relative difference from 1% to 20% when compared to end host software measurement for 2.000 fiows. This measurement architecture can handle 70 times more flows than the exact architecuture sacrificing accuracy for scalability.
Palavras-chave: Computadores - Equipamentos de entrada e saída
Redes de computadores
Software
CNPq: Ciência da Computação
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Citação: PACÍFICO, Racyus Delano Garcia. Arquiteturas em hardware para monitoramento exato e aproximado do tempo de chegada entre pacotes em redes de computadores. 2016. 75 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2016.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/9403
Data do documento: 5-Out-2016
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