PDF de programación - Práctica 6 - Retardo: Componentes y factores

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Práctica 6 - Retardo: Componentes y factores

1- Objetivos
Se pretende analizar el retardo en una red Ethernet, debido al tamaño de los paquetes, así como a

la capacidad del canal, según la tecnología empleada; Ethernet 10baseT y 100baseT.

Se despreciarán ciertos componentes del retardo y tomarán mayor protagonismo otros que en la

práctica 2 fueron menos relevantes y que deberá ser capaz de detectar.

Para ello se plantearán los escenarios siguientes:

 Escenario A: LAN formada por 2 PC’s directamente conectados.

 Escenario B: LAN formada por 2 PC’s conectados mediante un hub.

 Escenario C: LAN formada por 2 PC’s conectados mediante un switch.

2- Avisos generales
En esta práctica hará uso de la cuenta de nombre arss y password telemat en los PCs A, B y C.
Los ficheros creados o modificados durante una sesión de prácticas serán borrados diariamente de

forma automática. Si quieren conservar cualquier fichero entre sesiones guárdenlo en un pendrive.

3- Introducción
Para realizar las pruebas correspondientes a cada uno de los escenarios, necesitará determinar el
tiempo de ida y vuelta de los paquetes (Round Trip Time, RTT), así como poder variar la capacidad
del canal.

Utilizará como herramienta para el cálculo del retardo sufrido por los paquetes el comando ping,
que le va a permitir enviar un determinado número de paquetes (-c <númerodepaquetes>) y variar
el tamaño de éstos (-s <tamañopaquete>). Consulte el manual de ping para estas opciones ya
indicadas.

Además mediante el comando

mii-tool (man mii-tool), que deberá ejecutar como
superusuario, configurará sus interfaces Ethernet para utilizar en cada batería de pruebas una
determinada tecnología, 10baseT y 100baseT, con la que analizar para cada una de ellas el retardo
sufrido en la red.

Para ver las características de su interfaz:
sudo mii-tool <interfaz> -v
Para resetear su interfaz y volver a la configuración por defecto:
sudo mii-tool <interfaz> -R

Arquitectura de Redes Sistemas y Servicios: Práctica 6

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Tenga en cuenta que no en todos los casos necesitará modificar la configuración de sus interfaces

Ethernet. Se valorará esta circunstancia.

No se olvide del analizador de protocolos Wireshark, le será de gran utilidad para la elección
correcta del tamaño del campo datos que debe proporcionar al comando ping para obtener en el nivel
de enlace los tamaños de tramas Ethernet que se indiquen para la realización de los tests
correspondientes.

4- Escenario A – Enlace punto a punto
Configure en PCA y PCC una tarjeta de red, cada una con una dirección IP en el rango de

direcciones 10.3.armario.0/24.

$ sudo ifconfig eth0 <ip> netmask <máscara>
Conecte, directamente, la tarjeta de red de PCA con la de PCC. Consulte la documentación sobre
los armarios para averiguar los puertos correspondientes, a las tarjetas de red de los PCs, en el panel
de parcheo de su armario. ¿Qué tipo de cable Ethernet deberá emplear?

Ejemplo de comunicación directa entre dos PCs y cálculo del RTT.

Caso 1
Averigüe la velocidad de sus tarjetas de red y configúrenlas a 10Mbps, Full Duplex y

autonegociación.

Utilice el comando ping para calcular el RTT del paquete de datos correspondiente a los tamaños
de trama Ethernet siguientes (en bytes): 64, 128, 256, 512, 1024, 1514. Para ello deberá indicar a
ping el tamaño adecuado del campo de datos con el que ping va a generar el
correspondiente
mensaje ICMP request. Por defecto ping utiliza 56 bytes, de los cuales, los 8 primeros bytes, los
utiliza para almacenar el instante de tiempo en el que se envía el ICMP request(T1), de manera que
recibido el ICMP reply en el instante T2, resulte el RTT de la diferencia T2-T1. Ping, al finalizar,
muestra una serie de estadísticas entre las que se encuentra el valor medio del RTT calculado con

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todos los paquetes enviados y recibidos hasta el instante de finalización del comando. Tome este
valor medio de RTT como medida del mismo. Consulte su manual, man ping.

$ ping –s <tamañopaquetedatos> -c <númerodepaquetes> <ip>
Tenga en cuenta el nivel, en la pila de protocolos, en el que se encuentra ICMP.

En cada prueba utilice el mismo número de paquetes, por ejemplo 10.

¿A qué es debido el hecho de que el valor del RTT correspondiente al primer ping a una ip sea
considerablemente superior al resto? Justifique su respuesta y repita la prueba. ¿Vuelve a pasarle?
¿Por qué? Téngalo presente a la hora de anotar sus valores de RTT en cada caso.

Construya una tabla en la que se represente cada uno de los tests, mostrando el tamaño del
paquete de datos indicado al comando ping y su RTT, así como el tamaño de trama Ethernet
asociado.

Caso 2
A continuación haga un reset de las tarjetas de red de PCA y PCC para recuperar su
configuración inicial. Verifique que, efectivamente, sus tarjetas están, ahora, configuradas como
100basetTx-FD.

Repita las mismas pruebas con los tamaños de trama Ethernet indicados en el “caso 1” y anote los

nuevos valores de RTT en su tabla.

Analice los resultados y haga un esquema de los retardos significativos involucrados. ¿Cuáles

considera despreciables? ¿Por qué?

Encontrará muy útil, en el análisis de los datos obtenidos, una representación gráfica de “RTT vs

data packet size”, si utiliza una hoja de cálculo, esto no le debería costar más que un par de minutos.

¿Qué capas de la pila de protocolos se están utilizando?

Checkpoint 6.1: Muestre al profesor de prácticas los resultados obtenidos. ¿Cabría esperar que la

relación entre los RTTs a 10Mbps y 100Mbps fuese de 10? Si no es así justifique su respuesta.
Antes de pasar al siguiente escenario, resetee las tarjetas de red utilizadas en PCA y PCC.

5- Escenario B – Medio compartido
Conecte PCA y PCC mediante el hub parcheado de su armario (consulte la documentación sobre

los armarios):

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Compruebe la velocidad de sus interfaces Ethernet, ¿Por qué no muestran la configuración

anterior 100baseTx-FD? ¿Qué tecnología Ethernet le ofrece el hub?

Realice los mismos tests que en el escenario 1. ¿Tiene sentido configurar las NICs (Network

Interface Card), interfaces Ethernet en este caso, de sus PCs con 10baseT-FD? ¿Y 100baseT-HD?

Analice los resultados, de las pruebas realizadas, con ayuda de la correspondiente representación

gráfica, y compárelos con los del escenario 1.

Checkpoint 6.2: Muestre al profesor de prácticas los resultados obtenidos y justifíquelos.

6- Escenario C – Medio conmutado
Conecte PCA y PCC mediante el switch0 de su armario. Consulte la documentación sobre los
armarios y sobre este conmutador “Switchinf Hub Ovislink NSH-24C - Especificaciones.pdf”
(disponible en la web de la asignatura junto al guión de la práctica).

Compruebe la velocidad de sus interfaces Ethernet, ¿Qué ha cambiado ahora respecto del

escenario 2? ¿Por qué?

Realice los mismos tests que en el escenario 1. En este caso sí podrá configurar sus NICs con

10baseT-FD y 100baseTx-FD. ¿Por qué?

Teniendo en cuenta los tests que estamos realizando, ¿Influye en los resultados obtenidos la
configuración Full Duplex (FD) o Half Duplex (HD) de las interfaces Ethernet? Demuéstrelo
realizando, al menos, una prueba completa [64,…,1514] bytes de trama Ethernet) a 10Mbps o
100Mbps, con configuración HD en las interfaces Ethernet de sus PCs.

Analice los resultados obtenidos y compárelos con los del escenario 2. ¿Qué diferencias
encuentra? ¿A qué es debido el aumento del RTT con el tamaño de las tramas Ethernet? ¿En qué
nivel de la pila de protocolos está trabajando el conmutador?

Checkpoint 6.3: Muestre al profesor de prácticas los resultados obtenidos y justifíquelos.
¿Qué mecanismo de conmutación emplea el switch de prácticas? ¿Cree que se podría analizar el

retardo en cola?

¿A qué atribuye el hecho de que para valores pequeños de tramas Ethernet, hasta 256 bytes, los
correspondientes RTTs presenten mayor variabilidad frente a los valores de tramas mayores, sobre
todo para 1024 bytes y 1514 bytes, en los que el RTT que nos devuelve el comando ping
prácticamente es constante?

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7- Comparativa de resultados
A partir de los resultados obtenidos en cada uno de los escenarios, realice una estimación de los

valores correspondientes a los retardos de:

- Procesado y transmisión en los PCs (escenario 1).

- Procesado y transmisión en el conmutador (escenario 3).
En una prueba cualquiera, con un solo ping, de entre las realizadas, ¿Dónde se procesa más

bytes en cada uno de los PCs o en el conmutador? ¿Por qué?

En condiciones de baja carga del sistema, caso habitual de los PCs A, B y C ¿Podría obtener el
tiempo de procesado exacto, de uno de los PCs del escenario 1 simplemente haciendo un ping a su
propia dirección ip? ¿Qué ocurriría? Consulte la documentación adicional “Processing of Ethernet
Frames in Linux.pdf” disponible en la web de la asignatura junto al guión de la práctica.

Averigüe la configuración necesaria del