Die Round-Trip-Time (RTT) gibt die benötigte Zeit an, die eine Übertragung eines Datenpaketes vom Sender zum Empfänger zusammen mit dem Rücktransport der zugehörigen Antwort in Anspruch nimmt. Sie ist für die Internetqualität ein wichtiger Parameter und gewinnt immer mehr an Bedeutung. Die Telekom vermarktet dieses Leistungsmerkmal beispielsweise als Fast-Path-Option für DSL. Diese Arbeit beschreibt grundsätzlich das Konzept, die Realisierung und die Evaluation eines Systems, mit dem die Messung von RTT-Werten in Netzen ermöglicht wird. Dabei wird nicht nur der gesamte RTT-Wert einer Verbindung gemessen, sondern auch der Anteil der existierenden Verbindungsteilstrecken an diesem gesamten RTT-Wert, falls die Verbindung zwischen Sender und Empfänger über Zwischenstationen aufgebaut wird.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation und Zielsetzung der Arbeit
1.2 Umfeld
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen zur passiven RTT-Messung
2.1 Einführung in die aktiven und passiven RTT-Messmethoden
2.2 Erläuterung der SYN/ACK-Methode
2.3 Algorithmus der verteilten RTT-Messung
3 Konzeption der verteilten Messarchitektur
3.1 Architekturübersicht
3.2 Messsonde capture.c und die Bibliothek read.h
3.2.1 Zweck der Sonde
3.2.2 Einlesen der Konfigurationen aus der Konfigurationsdatei
3.3 Datenbankverarbeitung
3.3.1 Die getConnections()-Prozedur zur Verbindungserkennung
3.3.2 Transport der Daten zum NDW
3.4 Sicherheit der Daten
3.4.1 Transport der Daten über einen SSH-Tunnel
3.4.2 Authentifizieren mittels Public Key Verfahren
3.5 Konkreter Ablauf der konzipierten verteilten Messarchitektur
4 Realisierung und Evaluierung der verteilten Architektur
4.1 Realisierung einer verteilten Umgebung
4.2 Evaluierung des realisierten Systems
4.2.1 Messaufbau
4.2.2 Messmethodik
4.2.3 Ergebnisse der Messungen
5 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Konzeption, Realisierung und Evaluierung einer verteilten Architektur zur passiven Messung der Round-Trip-Time (RTT). Ziel ist es, durch den Einsatz von Messsonden an verschiedenen Gateway-Routern nicht nur die RTT einer gesamten Verbindung zu erfassen, sondern auch die Verzögerungszeiten einzelner Teilstrecken zu analysieren, um Ursachen für Paketverzögerungen genauer identifizieren zu können.
- Passive RTT-Messung mittels SYN/ACK-Verfahren
- Entwicklung einer verteilten Messarchitektur
- Implementierung von Messsonden und Datenbankverarbeitung (SondenDB)
- Sicherer Datentransport mittels SSH-Tunneling
- Evaluierung der Systemskalierbarkeit und Ressourcenbedarfs
Auszug aus dem Buch
3.1 Architekturübersicht
Im Zuge des Projektes der passiven RTT-Messung wurde bereits eine Architektur konzipiert, die es ermöglicht, pro aufgebaute TCP-Verbindung einen RTT-Wert zu berechnen, der nur die gesamte Verzögerung dieser Verbindung präsentierte [Neth’07 a]. Das Konzept dieser Architektur wurde im Rahmen dieser Arbeit so weiterentwickelt, dass es durch eine verteilte Messung möglich ist, auch Messwerte für die einzelnen Teilstrecken einer TCP-Verbindung zu ermitteln. Wie es in der Abbildung 3.1 zu sehen ist, lässt sich das erweiterte Konzept zur verteilten Messarchitektur in drei Teile gliedern. Der erste Teil beschäftigt sich mit der Erfassung der Three-Way-Handshake-Segmente, die zur Berechnung der RTT-Werte notwendig sind. Für die Aufzeichnung dieser Segmente ist das capture-Programm zuständig, das im Folgenden auch als Messsonde bezeichnet wird. Für jede Netzkomponente, auf der diese Messsonde läuft, wurde ebenfalls eine eigene Datenbank angelegt. Sie ist in der Abbildung als SondenDB bezeichnet. Zeichnet die Messsonde ein solches Segment auf, sendet sie es zur Weiterverarbeitung an diese lokale SondenDB.
Die Struktur der SondenDB ist einfach aufgebaut. Sie enthält eine einzige Tabelle, die tbl_segments heißt. Aufgezeichnete Daten der Messsonde werden in dieser Tabelle gespeichert. Außerdem ist mit dieser Tabelle ein Trigger verknüpft, der nach jeder Einfügeoperation in diese Tabelle die Triggerfunktion check_count_segments() aufruft. Diese Triggerfunktion hat die Aufgabe, bei jedem Aufruf den von ihm verwalteten Zähler um eins zu erhöhen und anschließend zu überprüfen, ob er den ausgewählten Wert 500 erreicht hat. Diese Zahl wurde aus den Messungen ermittelt und erwies sich als ein günstiger Wert.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Bedeutung der RTT für die Internetqualität ein und definiert das Ziel, eine Architektur zur verteilten RTT-Messung und Teilstreckenanalyse zu entwickeln.
2 Theoretische Grundlagen zur passiven RTT-Messung: Hier werden aktive und passive Messmethoden gegenübergestellt sowie das für diese Arbeit zentrale SYN/ACK-Verfahren und der Algorithmus zur verteilten RTT-Messung erläutert.
3 Konzeption der verteilten Messarchitektur: Dieses Kapitel beschreibt den Aufbau der Messsonden, die Datenbankverarbeitung in der SondenDB, den Datentransport sowie Sicherheitsaspekte wie SSH-Tunneling.
4 Realisierung und Evaluierung der verteilten Architektur: Es folgt die Beschreibung der praktischen Umsetzung und die detaillierte Auswertung der Messergebnisse bezüglich der System-Skalierbarkeit.
5 Zusammenfassung und Ausblick: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und diskutiert Lösungsansätze für die bei der Evaluierung identifizierten Probleme bei der Datenverarbeitung.
Schlüsselwörter
Round-Trip-Time, RTT-Messung, passive Messung, SYN/ACK-Methode, Three-Way-Handshake, verteilte Messarchitektur, Messsonde, TCP-Verbindung, Netzwerk-Performance, PostgreSQL, Datensicherheit, SSH-Tunnel, Skalierbarkeit, Gateway-Router, Teilstreckenverzögerung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und Implementierung einer verteilten Architektur zur passiven Messung der Round-Trip-Time (RTT) in Computernetzen, um die Ursachen von Latenzen genauer zu analysieren.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Felder umfassen die passive RTT-Bestimmung durch TCP-Analyse, die Architektur von verteilten Messsonden, Datenbank-Strukturen für Messdaten und die Evaluation der Systemleistung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Bereitstellung einer Infrastruktur, die es ermöglicht, sowohl die RTT einer Gesamtverbindung als auch die Verzögerungen einzelner Netzwerk-Teilstrecken zwischen Gateway-Routern zu ermitteln.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zur Anwendung?
Es wird eine passive Messmethode verwendet, die auf der Analyse des Three-Way-Handshakes (SYN/ACK) von TCP-Verbindungen basiert, da hierfür keine zusätzlichen Testpakete (wie bei ICMP/Ping) generiert werden müssen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Fundierung, das Design der Messsonde und der SondenDB sowie die detaillierte Beschreibung der Realisierung und die anschließende Evaluation der Skalierbarkeit des Systems.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Begriffe sind RTT (Round-Trip-Time), TCP-Analyse, verteilte Messsonden, SYN/ACK-Methode und Skalierbarkeits-Analyse.
Warum wurde ein SSH-Tunnel für den Datentransport gewählt?
Da die Datenübertragung zwischen den Messsonden (SondenDB) und dem zentralen Data Warehouse (NDW) über das Internet unverschlüsselt erfolgt, dient der SSH-Tunnel dazu, dieses Sicherheitsrisiko zu minimieren.
Welches Problem ergab sich bei der Verwendung der libpcap-Bibliothek?
Die Evaluierung zeigte, dass die Bibliothek nicht effizient genug parallel arbeiten kann, da der Schreibprozess der Daten in die Datenbank die gleichzeitige Überwachung neuer Netzwerk-Frames blockiert und somit zu Datenverlusten führt.
- Quote paper
- Fatih Abut (Author), 2008, Konzeption und Evaluierung einer verteilten Architektur zur passiven RTT-Messung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/305570
