PDF de programación - DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA DE RED PARA MEDICIÓN DEL ANCHO DE BANDA UTILIZANDO SOFTWARE LIBRE

Caos Conciencia 4:19-24, 2009

DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA DE RED PARA MEDICIÓN DEL

ANCHO DE BANDA UTILIZANDO SOFTWARE LIBRE

Vladimir Veniamin Cabañas Victoria1, Luis Jesús Oliva Canché1, Javier Vázquez Castillo1, Margarita Glenda

Mayoral Baldivia2

1Departamento de Ciencias e Ingeniería, Universidad de Quintana Roo, México Blvd. Bahía S/N Esq. Ignacio

Comonfort, Col. Del Bosque, Chetumal Quintana Roo.Tel 98350300 ext. 160 [email protected]

2Facultad de Telemática, Universidad de Colima, Colima, Colima.Av. Universidad #333, Colonia Las Víboras, C.P.

28040, Tel y Fax (312)316-1075 [email protected]

RESUMEN

La convergencia de los servicios de voz, datos y video se ha incrementado sustancialmente en las redes actuales y
como consecuencia, existe una demanda mayor de ancho de banda por parte de los usuarios de dichos servicios. El
ancho de banda es uno de los factores clave en tecnologías de red tales como VoIP, streaming de video y audio,
aplicaciones en tiempo real entre otras. La medición del ancho de banda permite determinar los parámetros
adecuados de las aplicaciones (tipo de tráfico, protocolos, puertos, niveles de seguridad) que soportan las tecnologías
antes mencionadas asegurando calidad en el despliegue del servicio. El objetivo del presente trabajo es diseñar e
implementar una arquitectura de red para evaluar el ancho de banda con diferentes herramientas basadas en software
libre y medir la eficiencia y/o eficacia de cada una de ellas. Con esta arquitectura se dará mayor certeza a las
mediciones realizadas e inyectar tráfico de manera controlada, lo que permitirá a futuro comparar diversas
metodologías de medición.
Palabras clave— Ancho de banda, Arquitectura de red, Estimación, Métricas, Tráfico, calidad del servicio.

INTRODUCCIÓN
En el área de comunicaciones el término ancho
de banda se encuentra asociado a la cantidad de
componentes espectrales que conforman una
señal, sin embargo en las redes de datos, este
término se relaciona principalmente a la tasa de
datos que puede transmitirse en un enlace de
red.
El ancho de banda como uno de los recursos
más importantes en las redes de computadoras
debe permanecer bajo supervisión y monitoreo
debido a que mediante su conocimiento se
pueden determinar las cargas de tráfico y
realizar acciones correctivas en caso de sobre
cargas de tráfico, así como identificar puntos
críticos dentro de la arquitectura de red. Lo
anterior permite plantear
estrategias de
crecimiento por parte de los proveedores de
servicio y administradores de red (Garay 2003 y
Groth et al 2005).
Actualmente existen diversas herramientas de
medición del ancho de banda en redes de datos.
Sin embargo en muchas de ellas se desconoce la

A. Especificaciones de los dispositivos de red.
Para la implementación del ambiente de tráfico
controlado se utilizaron dos routers y un switch
ambos CISCO (C.S. 1999), como núcleo central
de
la
comunicación entre diferentes departamentos de
una organización en ciudades distantes. Las
características de
red
mencionados se describen en la tabla 1.

metodología utilizada para
realizar dicha
medición, lo que no da certeza de los valores
obtenidos en las mediciones. Una revisión
completa sobre métricas, técnicas de medición
y herramientas puede encontrarse en (Prasad
2003).
REQUERIMIENTOS DEL DISEÑO

B. Diseño de la Arquitectura de tráfico
controlado.
Los dispositivos de red especifican velocidades
de 100 Mbps incluyendo a los hosts en la red.
La arquitectura cuenta con 5 segmentos, de los

los

equipos de

la

arquitectura

que

simularán



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Diseño de una arquitectura de red

cuales 4 pertenecen a las VLANs 10, 20, 30 y
40, el quinto corresponde al segmento para la
conectividad entre los dos routers.
Tabla 1. Características de los dispositivos del entorno de
pruebas.

24 Puertos 10/100 BASETX
10.1 Mpps
Capa 2
Store and Forward

Switch CISCO 2960 de 24 puertos
Número y tipo de puertos
Velocidad mpps
Capa del modelo OSI
Tipo de procesamiento:
Router CISCO 1841
Número y tipo de puertos.
Velocidad de procesamiento.
Capa del modelo OSI.
Tecnología LAN soportada.
En
los puertos
disponibles para cada red o VLAN, así como la
dirección IP, máscara de subred y puerta de
enlace. Para la VLAN 10 se tienen los puertos
2, 3, 4, 5 y 6 del switch, la dirección de red
10.10.10.0 con máscara de 24 bits y puerta de
enlace 10.10.10.254

2 -10/100 Mbits, 2 AUX ports
1.6 Gbps
Capa 3
Ethernet, FDDI

la Figura 1 se observan

en

Una vez definida la arquitectura es necesario
realizar algún tipo de prueba que permita
comprobar su funcionalidad y sobre todo el
rendimiento de la red y el ancho de banda.
Inicialmente y para comprobar los valores
configurados en cada dispositivo, se generará
tráfico entre dos VLANs y se analizarán los
resultados.
Para la pruebas de generación de tráfico se
seleccionó la herramienta D-ITG (Botta 2007)
en
disponible
http://www.grid.unina.it/software/ITG.
Se
deberá descargar la versión comprimida de los
binarios (ejecutables) para Windows y es una
herramienta que se ejecuta bajo una interfaz de
línea de comandos. El generador de tráfico está
compuesto por cuatro aplicaciones que se
describen a continuación.
ITGSend.exe. Permite enviar paquetes de
diferente tipo (voz, datos, personalizado) a un
determinado equipo. Adicionalmente podemos
especificar el tiempo que durará el tráfico y el
protocolo bajo el que se ejecutará como TCP,
UDP, ICMP (Ver figura 2).

línea



Figura 1. Arquitectura del entorno de pruebas.
Cada router está configurado para enrutar
tráfico de dos VLAN’s, de tal manera que R1-
DCE tiene configuradas las VLAN’s 10 y 30
por medio del protocolo de enlace troncal IEEE
802.1Q y el router R2-DTE las VLAN’s 20 y
40. De esta forma, si algún anfitrión de la
VLAN’s 10 quiere enviar paquetes a la 40 sea
necesario pasar por el enlace serial que
comunica los 2 routers, como si estuvieran en
ciudades distintas.



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podemos

Figura 2. Interfaz gráfica del generador de tráfico.
ITGRecv.exe. Es la encargada de recibir los
paquetes en el equipo en el otro extremo.
Adicionalmente
los
parámetros para poder almacenar los datos
recibidos en un archivo de texto sin formato
(logFile).
ITGLog.exe. Se integra con ITGRecv.exe para
generar el archivo log, durante el tiempo que
dure la prueba de tráfico.

especificar

Caos Conciencia 4:19-24, 2009



V. Cabañas et al.

de

numéricos

ITGDec.exe. Permite convertir
los datos
recibidos durante el tiempo de la prueba en un
conjunto
valores
que
posteriormente pueden
ser analizados y
comparados de manera gráfica.
D-ITG posee una utilidad adicional disponible
en el mismo sitio web
la cual permite
configurar los parámetros de las pruebas de
manera gráfica.
ITGGUI.jar es una de
aplicación Java que permite mediante una
interfaz gráfica, configurar las opciones de
recepción y envío de paquetes haciendo uso de
las cuatro aplicaciones del generador de tráfico
antes mencionadas.
PRUEBAS REALIZADAS.
Para la primera prueba se conectaron dos
computadoras al switch en diferentes VLAN’s,
de tal manera que cuando se genere el tráfico
los paquetes tengan que pasar por ambos
routers. Para identificarlas se hará referencia al
equipo con la dirección IP 10.10.10.5 de la
VLAN 10 como equipo A y al de la VLAN 40
como equipo B.

para

los datos de
interpretación

La instrucción ITGRecv.exe –l Recibido.log,
permite a la aplicación escuchar el tráfico del
equipo de pruebas A 10.10.10.5 en el puerto
8999 y lo almacena en el archivo Recibido.log.
Este archivo contiene
la
transmisión,
y
la
visualización se hace uso de otra de las
utilidades de esta herramienta, la cual permite
generar valores numéricos a partir de todo este
conjunto de datos almacenados en el archivo.
La herramienta que permite generar valores
numéricos a partir de los datos recibido es
ITGDec.exe. Esta aplicación recibe como
parámetro el nombre del archivo log generado,
en este caso “Recibido.log” con cuatro
parámetros
importantes: la opción -j para
generar el archivo jitter.dat el cual contiene
información sobre el retardo promedio, la
opción –b para generar el archivo bitrate.dat
que contiene la tasa de bits, la opción –d para
generar el archivo delay.dat con información
del retardo y finalmente la opción –p que
genera el archivo packetloss.dat que contiene
información sobre datos perdidos, cada uno de
los archivos anteriores permite analizar y
graficar los resultados de la prueba.
ITGDec.exe, genera un resumen con datos
importantes tales como: tiempo total de la
duración de la prueba, el total de paquetes, el
jitter promedio y los retardos que se presentaron
durante la transmisión. (Ver Figura 4)



Figura 3. Configuración de la primera prueba.
Los parámetros que se configuraron para esta
prueba en el equipo A (que es el que enviará los
paquetes hacía B) se muestran en la Figura. 3.
Sin embargo, en el equipo B es necesario
especificar los parámetros para poner a la
escucha a la aplicación ITGRecv haciendo uso
de la interfaz de línea de comandos.



Figura 4. Detalles de la prueba de tráfico.
En la ejecución de la transmisión de prueba se
enviaron 100 paquetes de 30 bytes durante un
período de 30 segundos. La figura 5 contiene la
gráfica generada por el valo