- NS2 (Network Simulator 2)
- Reliability of Telecommunications Networks
- CIs (Critical Infrastructures) Interdependence
ENEA
Progetto CRESCO
1
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2
Introduction
2

NS sta per Network Simulator
Dal sito dei suoi sviluppatori: “NS is a discrete event simulator targeted at
networking research. NS provides substantial support for simulation of TCP, routing,
and multicast protocols, etc., over wired and wireless (local and satellite) networks.”

Piattaforme supportate



Linux (consigliata)
Windows (under Cygwin)
Ultima Versione ns-allinone-2.31




Librerie di oggetti e protocolli di rete
Network Animator (NAM)
Xgraph
Altri tools utili per analizzare il comportamento di una rete
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2
Architecture
3

Basata su due linguaggi di programmazione
 C++

Usato per implementare protocolli, algoritmi e manipolare
dati
 OTcL



(Object Oriented Tool command Language)
Usato per implementare lo scenario, effettuare azioni in
determinati istanti e manipolare oggetti C++ esistenti
Facilmente modificabile senza bisogno di ricompilare
Separazione della parte di controllo da quella dei
“dati”


Operazioni di controllo in OTcL
Operazione sugli oggetti C++
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2
Architecture
4
Relazione
Otcl/C++
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2
Objects
5

Applicazioni

Generatori di traffico


Simulazioni di applicazioni



User-defined
Protocolli a livello di trasporto

Half-Duplex, Full-Duplex
Tipologia di Code


Unicast, MultiCast
Link


UDP, TCP, User defined
Nodi


Ftp, HTTP, Telnet, SSH, …
Agenti


CBR (Constant Bit Rate), Exponential On/Off, …
FCFS, RED, FQ, …
Routing, Failure event, etc …
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2 Simulation Scenario
6

Applicazioni

Agenti

Nodi

Links

Queue
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2 Simulation
7
Schema

Generale

Descrivere lo scenario di rete mediante uno
script OTcl
Eseguire la simulazione


Dalla shell di linux digitare ns <nome script.tcl>
Analizzare i risultati

A seconda di quanto viene specificato nello script OTcl
in input, NS può dare in uscita diversi tipi di file di
output:




Output trace di ns
Output trace per NAM
Output per visualizzatori grafici
File creati ad-hoc
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2
Definizione dello scenario di simulazione
8
Sequenza
Di

Creazione di un event scheduler


Impostazioni del tracing

Azioni




Statico (default) o Dinamico
Unicast (default) o Multicast
Inserimento di modelli di errore e di possibili eventi di guasto


Definizione di nodi, link e politica di gestione delle code
Setup del routing


Specificare i file di output ed eventuale monitoraggio delle code
Creazione dello scenario di rete


Definire il tempo in cui gli eventi devono verificarsi
Canale rumoroso, break-down di nodi o links
Creazione delle connessioni a livello di trasporto
Generazione delle sorgenti di traffico
Operazioni per la terminazione
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2
Analisys
9

Analisi di congestione



Monitoring delle code



Pacchetti nel presenti buffer
Pacchetti scartati
Failure events


Throughput delle connessioni
Evoluzione dinamica delle finestre di trasmissione delle sorgenti
Reazione della rete in caso di singolo guasto o guasti a cascata
Analisi prestazionali




Tempo medio di consegna dei pacchetti
Numero di connessioni attive ad un certo istante di tempo
Numero di pacchetti ricevuti a destinazione
Etc.
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
NS2 installazione su ENEA-GRID
10

La suite ns2-allinone-2.30 è disposizione di tutti
gli utenti afs della cella ENEA

Lanciatori
NS2  netsim2
 NAM (Network AniMator) ns2namtool
 Xgraph  ns2xgraph


E’ possibile lanciare NS2 dai seguenti host
Cluster
Hosts
Frascati
bw305-1
lin4p
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Casaccia
Brindisi
Portici
Trisaia
feronix0
campus03
Lazarus
campus03
Saverio Di Blasi
Reliability
Of
Telecom Italia BBN
ENEA
(BackBone Nazionale)
Progetto CRESCO SPIII.2
11
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
BBN over IP di Telecom Italia
12

Definizione della Topologia


32 PoP OPB (Optical Packet
BackBone)
24 PoP BBN



66 SGU (nella realtà sono 630)






Attestati ai PoP OPB più importanti
Organizzati in coppie formano 12
bacini di raccolta
Doppia Attestazione ai PoP BBN
Organizzati in 33 Aree di Gateway
Links PoP OPBi  PoP OPBj
di tipo STM-1÷STM-64
Links PoP BBNi  PoP OPBj di
tipo STM1
Links SGUi  PoP BBNj di tipo
STM1
Tipologia di code: Drop-Tail
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
BBN over IP di Telecom Italia
13

Agenti e Sorgenti di traffico

100 agenti TCP e 100 agenti Sink sugli SGU






FTP application su ogni agente TCP
Dimensione del file FTP distribuita secondo PARETO con media
M=10Kbytes e shape β=1,5
Richieste di connessione seguono un processo di Poisson  tempi di
interarrivo esponenziali con λ=0.001 sec.
Connessioni TCP Sink generate in modo random, tra coppie srcdst locate in diverse Aree Gateway
_1
Traffico medio = λ * num_SGU*M*8 = 5.28 Gbps
100 agenti UDP e 100 agenti Null sui 28 PoP OPB di OuterCore



CBR source su ogni agente UDP con rate = 1Mbps e dimensione dei
pkts pari a 1000 Bytes
Connessioni UDPNull random e tra PoP OPB diversi
Traffico costante UDP costante = 100*28*1Mbps = 2.8 Gbps.
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
BBN over IP di Telecom Italia
14

Routing

Cl = 1+ 1 x Rb /(BW - Rb )
Dinamico DV
Path a costo minimo
 A parità di costo mimino,
path a numero minimo di
hops


Funzione Dynamic Cost



Cl = Ca+Cr*Fte (Ra , Rb ).
Fte(Ra,Rb)=Rb/Ra=Rb/(BW-Rb )
 BW: BandWidth
 Rb : banda occupata dal
traffico dati
Cl = 1+Rb/(BW-Rb)
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Rb
Saverio Di Blasi
BBN over IP di Telecom Italia
15
Failure event sui PoP
BBN FI e RM1

Processo on/off
Esponenziale governato
da 4 parametri





a: tempo a
partire dal
quale l’evento
può verificarsi
b: valore atteso
del tempo di up
c: valore atteso
del tempo di
down
d: instante di
fine del
processo on/off
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
BBN over IP di Telecom Italia
16

Results analisys
 Ottima
reazione agli eventi di congestione
 Grazie
alla funzione Dynamic Cost
 Grazie alla alta capacità di trasmissione dei link
 Ottima
reazione agli eventi di guasto
 Non
si hanno perdite significative di dati
 Grazie alla struttura a doppia stella della topologia di
rete
 Doppia attestazione dei PoP e degli SGU
 Presenza di link di ridondanza per ogni link di default.
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
Interdipendenza
delle
Infrastrutture Critiche
ENEA
Progetto CRESCO SPIII.5
17
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
Definition of CI (Critical Infrastructure)
18

Sistema in grado di fornire servizi essenziali
alla società attuale
 Sistema
elettrico (produzione, distribuzione, etc.)
 Sistema di telecomunicazioni
 Sistema economico – finanziario
 Sistema sanitario
 Sistema dei trasporti (ferroviario, aereo, etc.)
 Sistema approvvigionamento combustibili
 Sistema di fornitura Acqua
 Altri …
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
CIs
interdependences
19


Questi sistemi sono tra loro interagenti, ovvero ognuno di
essi usa i servizi offerti dagli altri con gradi diversi di
dipendenza
Leontief ha stabilito il livello di rischio a cui è sottoposta
una CI in base ad un fault o negazione del servizio da
parte di una altra CI
Sistemi
TLC
Metano
Energy
Train
Acqua
Sanità
Economia
TLC
=
Basso
Alto
Basso
Nullo
Basso
Estremo
Metano
Nullo
=
Estremo
Nullo
Nullo
Basso
Basso
Energy
Medio
Medio
=
Estremo
Alto
Alto
Estremo
Train
Nullo
Nullo
Nullo
=
Nullo
Nullo
Nullo
Acqua
Nullo
Nullo
Nullo
Nullo
=
Alto
nullo
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
CIs
Interdependence analisys model
20



Basato sul modello IIM (Input-output Inoperability Model )
Ogni sistema o sotto-sistema è definito come una Entità la cui operabilità dipende
dalle risorse fornite da altre Entità ad essa collegate
L’entità i-esima è modellata tramite la variabile di “inoperabilità” xi definita in [0;1]



xi = 0  piena funzionalità dell’entità i-esima
xi = 1  piena inoperabilità dell’entità i-esima
Le relazioni di interdipendenze tra le entità vengono poi costruite usando la matrice di
Leontief
CI t-esima
Xik = f (Xjk , ... , Xit , …)
CI k-esima
Xit = g (Xjt , ... , Xik , …)
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi
Architettura del modello di analisi
21
Utente Esperto
Associa (CRIAI)
Modello ad Agenti
REPAST
Omnet++
(Tor Vergata)
Modello Entità/Risorse
CISIA
C++
Campus Bio Medico
Middleware (CRIAI)
Simulatore
Reti Elettriche
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Simulatore
Reti TLC
Simulatore
Altre reti
Saverio Di Blasi
ENEA
Progetto CRESCO
Grazie per l’attenzione …
C.R. Portici – 11 dicembre 2007
Saverio Di Blasi