Tesis doctorales DAC - AKS Doktoretza tesiak

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http://hdl.handle.net/2454/14765

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Browsing Tesis doctorales DAC - AKS Doktoretza tesiak by Author "Aracil Rico, Javier"

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    PublicationOpen Access
    Aproximación al modelado y predicción de tráfico de Internet como múltiplex de conexión de transporte
    (2001) Morató Osés, Daniel; Aracil Rico, Javier; Automática y Computación; Automatika eta Konputazioa
    El tráfico de datos en la Internet actual presenta un nuevo reto de caracterización y modelado para el correcto dimensionamiento de los equipos y enlaces que conforman la llamada “red de redes”. En este trabajo presentamos una revisión de los modelos propuestos hasta la fecha, lo cual nos lleva desde los límites de la telefonía clásica hasta los conceptos de dependencia a largo plazo y autosimilitud. A partir de estos modelos abordamos la caracterización de una gran población de usuarios de Internet. Para ello nos hemos basado en trazas del tráfico del enlace IP sobre ATM para acceso a Internet en la Universidad Pública de Navarra. Dichas trazas han sido obtenidas mediante una novedosa herramienta de monitorización de enlaces ATM. Con estas trazas presentamos un análisis macroscópico de protocolos y servicios en el enlace que nos muestra a TCP como principal protocolo y al Web como el servicio más utilizado al suponer más de tres cuartas partes del tráfico generado. A la vista de la predominancia de estas conexiones TCP realizamos una caracterización en base a procesos estocásticos para el múltiples de flujos TCP. Dicha caracterización se fundamenta en varias características observadas del tráfico, concretamente que la tasa de las conexiones TCP depende fuertemente del retardo extremo a extremo (RTT) de la conexión y que la intermitencia de las mismas no sigue la progresión exponencial que se esperaría del algoritmo slow-start. Esto nos lleva a un modelo mediante restricciones (σ, ρ) que permite el empleo de tecnologías de conmutación de circuitos para la reserva de ancho de banda por flujo. Con el conocimiento obtenido del funcionamiento de los flujos TCP en la red actual realizamos una revisión del modelo M/G/∞ de flujos. Este es uno de los modelos más empleados tanto para generación de tráfico sintético de datos como en el estudio analítico de las características del mismo. Confirmamos dos de las hipótesis en que se basa (proceso de llegadas de Poisson y duraciones de flujos con varianza infinita), pero vemos que la hipótesis de tasa constante de transferencia dista de lo observado en el tráfico real. Por ello proponemos una alteración del modelo mediante la incorporación de una variable aleatoria de Weibull para la tasa de flujos. Esta modificación permite que el tráfico resultante ajuste mejor la variabilidad de la marginal del mismo. El modelo M/G/∞ clásico subestima la variabilidad del tráfico aunque modele correctamente su dependencia a largo plazo. Mostramos, sin embargo, que en futuras redes de alta velocidad que formarán la próxima generación de internet el efecto de dependencia a largo plazo tenderá a desaparecer a costa de un aumento en la variabilidad del tráfico, que pasará a ser el factor que condicione las prestaciones de la red. Esto último es un fuerte apoyo para aceptar modificaciones del modelo en la línea de la propuesta. Finalmente, empleamos la caracterización de flujos TCP obtenida para proponer un algoritmo de estimación de ancho de banda basado en el RTT de las conexiones. La estimación está orientada a la reserva de ancho de banda en enlaces de proveedores de acceso a Internet. Los resultados muestran que la estimación en base a parámetros conocidos a priori es realizable y mejora los resultados obtenidos con asignadores basados en tasa de pico, asignaciones estáticas o best-effort. Esto abre numerosas posibilidades de estudio de algoritmos de asignación así como de cálculo dinámico de los parámetros de los mismos.
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    PublicationOpen Access
    Técnicas eficientes de filtrado de tráfico para monitorización de redes de comunicaciones
    (2001) Magaña Lizarrondo, Eduardo; Aracil Rico, Javier; Villadangos Alonso, Jesús; Automática y Computación; Automatika eta Konputazioa
    Las necesidades de intercambio de datos han crecido de manera espectacular en los últimos años y con ello la infraestructura de telecomunicaciones asociada. Además, la aparición de nuevos servicios ha requerido cada vez un control más estricto de la red. Por todo ello, la gestión de las redes de comunicaciones se ha convertido en un campo de actuación muy importante. Dentro de él se pueden enmarcar los sistemas de monitorización que ofrecen información detallada del tráfico que circula por las redes. En el presente trabajo se presenta un algoritmo de filtrado de paquetes con aplicación a los sistemas de monitorización de redes de datos que poseen una problemática particular. En concreto, el número de filtrados simultáneos que se suele requerir a los sistemas de monitorización es elevado. En una primera parte se presentan las diferentes alternativas existentes en la actualidad para el filtrado de paquetes. Por un lado están los sistemas packet filter, optimizados para filtrado de un único flujo de paquetes. Por otro lado existen multitud de propuestas para clasificación de paquetes en routers de alta velocidad, que sin embargo se centran únicamente en campos muy concretos del paquete como las direcciones IP destino para realizar la clasificación. También existen sistemas de filtrado o clasificación de paquetes en los propios sistemas operativos, para poder proveer de diferentes puntos de acceso a servicios a las aplicaciones de la misma máquina y para realizar el encaminamiento cuando la máquina posea varios interfaces de red. Existen escasas propuestas específicamente orientadas a sistemas de monitorización. Posteriormente se realiza una propuesta de técnica de filtrado que se aprovecha de las particularidades de los sistemas de monitorización: el algoritmo PAM-Tree. Su característica principal es la reutilización de bloques de subfiltrado con lo que se soporta de manera más adecuada un mayor número de filtros simultáneos. Además se incorporan en la propia estructura de filtrado los parámetros de monitorización por lo que la actualización de parámetros es inmediata a la vez que se realiza el proceso de filtrado de cada paquete. Tras su descripción, se realiza una formalización mediante teoría de autómatas que se aplica a la demostración de las propiedades del algoritmo propuesto. Una vez presentado el algoritmo, se pasa a un estudio analítico, modelando el coste de filtrado de un paquete como el tiempo de servicio en un sistema de colas M/G/1. Al comparar el modelo del algoritmo PAM-Tree con otro aplicable a los sistemas de tipo packet filter, se comprueba la mejora obtenida con PAM-Tree conforme crece el número de filtros. Tras ello, una comparativa experimental entre PAM-Tree y los packet filter BPF/LSF nos dará una visión más real del comportamiento del algoritmo propuesto sobre implementaciones de sistemas de monitorización. Los resultados experimentales obtenidos validan el modelo analítico considerado. El algoritmo propuesto se ha implementado en dos sistemas de monitorización implantados sobre las redes de datos de una empresa fabricante de coches y una operadora de cable regional, en dos versiones, una primera con funcionalidades recortadas. El algoritmo de filtrado es el núcleo fundamental de estas herramientas y su funcionamiento de terminará la flexibilidad en la definición de parámetros de monitorización de red por parte del gestor.