View
103
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Technische Universität München
Lehrstuhl für KommunikationsnetzeProf. Dr.-Ing. J. Eberspächer
An internet-topology based, scalablemodel for transmission times
Gerald KunzmannGerald.Kunzmann@tum.de
Robert.Nagel@tum.de
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 2
L
K N
Motivation
„verteiltes Telefonbuch“
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 3
L
K N
Motivation
• Telefonbuch-Anwendung:– Möglichst schnelle Suchen (QoS)– Antwort erforderlich ( strukturiertes P2P)
• „Large scale“ Simulation:– Ziel: mindestens 1 Mio. Knoten– Problem: Speicher und Rechenzeit
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 4
L
K N
Simulation
• IP Schicht:– Simulator ns2 – Genaue Modellierung– Eigenschaften von TCP– Paket-Delays, Puffer usw.
• Overlay Schicht:– Hoher Abstraktionsgrad– Kurze Simulationszeit– Weniger Ressourcen nötig Viele Knoten simulierbar– Eigener Simulator
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 5
L
K N
Modellierung der Übertragungszeiten (TT)
Topologie Datensatz Euklidisch Zufall
Knoten, Router, Links,
Puffer
Alle Overlay-Verbindungen
d-dimensionale Koordinaten
Verteilungs-funktion
Alle Schichten Schicht 7 Schicht 7 Schicht 7
Exakte TT TT gespeichertTT ≈
euklid. DistanzTT =
zufälliger Wert
Viele DatenViele Daten
O(N 2)Skaliert gut
O(N)
Nur wenige Parameter
O(1)
„Zu“ genau Sehr genau Genau Ungenau
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 7
L
K N
Global Network Positioning (GNP)
• Abbildung der Knoten in einem n-dimensionalen Raum
• Berücksichtung der gemessenen Laufzeiten• Paketlaufzeit entspricht geometr. Distanz der Knoten
AB
C
A B
C
80ms
130ms
150ms
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 8
L
K N
Skitter Monitor Locations
• RTT Messungen von Skitter (CAIDA)• Monitore messen täglich RTT zu etwa 500.000 Knoten
• 5-dimensional 6 „Landmarks“• geografisch weit entfernt
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 9
L
K N
Bestimmung der Koordinaten der Monitor-Knoten
•d( N1,N2 ): gemessener Delayd‘( N1,N2 ): berechneter Delay
• Minimierung von () mit Downhill Simplex Methode
b-root (US) d-root (US) i-root (UK) k-root (SE) nrt (JP) ihug (NZ)
b-root (US) - 68,882 186,476 172,536 127,812 185,123
d-root (US) 68,882 - 118,987 95,266 208,739 229,618
i-root (UK) 186,476 118,987 - 36,523 315,139 319,436
k-root (SE) 172,536 95,266 36,523 - 275,874 312,360
nrt (JP) 127,812 208,739 315,139 275,874 - 138,511
ihug (NZ) 185,123 229,618 319,436 312,360 138,511 -
2),(),(
),(
),('),()',(
2N1N
2N1N2N1N
2N1N2N1N d
dddd
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 10
L
K N
Bestimmung der Koordinaten
• Messung der RTT eines Knotens zu jedem Monitor
• Berechnung der Koordinaten erfolgt offline..• .. mit dem selben Algorithmus
b-root d-root i-root k-root nrt ihug
141.51.142.1
173,401 105,511 33,173 25,699 303,406 322,851
152.19.54.2
110,375 10,980 129,899 118,820 214,285 250,868
81.210.123.97
192,465 126,286 77,662 50,964 357,501 545,738
... ... ... ... ... ... ...
AB
C
1
2
A B
C
1
2
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 11
L
K N
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
700
-300 -200 -100 0 100 200 300 400 500
Beispiel mit 500 Knoten
LondonStockholm
Maryland (Ost)Kalifornien (West)
NeuseelandTokio
2-dimensionale Projektion!
[ms]
[ms]
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 12
L
K N
Fehlerabschätzung
Wie nah liegt das Model der Realität?
50% der gemessenen Übertragungszeiten weisen einen Fehler < 12,4% gegenüber der gemessenen Zeiten auf (5 Dimensionen, 6 Monitore)
0 0,5 1 1,52
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
Relativer Fehler
Ver
teilu
ngsf
unkt
ion
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 13
L
K N
Simulierte RTT ohne PNS
Gleicher Mittelwert!
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 14
L
K N
Simulierte Suchzeiten ohne PNS
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 15
L
K N
Proximity Neighbor Selection (PNS)
• „Nahe“ Verbindungen werden bevorzugt
• Rekursive Suche:– jeder Knoten kommuniziert nur mit seinen Nachbarn und
Fingern RTT Messung möglich
• Iterative Suche:– Initiator der Suche bei allen Hops beteiligt Kommunikation mit vielen verschiedenen Knoten keine RTT Messung möglich! RTT Berechnung
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 16
L
K N
RTT Berechnung
• Jeder Knoten bestimmt seine Koordinaten durch RTT Messung zu anderen Knoten mit bekannten Koordinaten (Nachbarn, Finger)
• Verzögerung zu einem „fremden“ Knoten kann mit dessen Koordinaten berechnet werden
• GNP Koordinaten können in der Simulation leider nicht wieder verwendet werden :-(
Vivaldi Koordinaten– Dynamisch und dezentral bestimmbar
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 17
L
K N
Vivaldi Koordinaten
RTT Messung dRTT Berechnung d‘
d < d‘ ?
Knotengrößen (Schätzung der KO-Genauigkeit) Stärke der Anpassung
Technische Universität München Lehrstuhl für Kommunikationsnetze
ITG Workshop, AachenGerald Kunzmann 18
L
K N
-1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
search duration [ms]
prob
abili
ty
no Fuzzy
Simulierte Suchzeiten mit PNS
-1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 90000
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
search duration [ms]
prob
abili
ty
Fuzzy RTT
no Fuzzy
Koordinaten
Zufällige TT
Recommended