PDF de programación - CARACTERIZACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE LOS EFECTOS DEL PATH INFLATION EN UNA RED COMERCIAL EN PRODUCCIÓN

Universidad Autónoma de Madrid

Escuela politécnica superior

Proyecto fin de carrera

CARACTERIZACIÓN Y

CUANTIFICACIÓN DE LOS

EFECTOS DEL PATH INFLATION
EN UNA RED COMERCIAL EN

PRODUCCIÓN

Ingeniería de Telecomunicación

Roberto González Rey

OCTUBRE 2011

CARACTERIZACIÓN Y

CUANTIFICACIÓN DE LOS

EFECTOS DEL PATH INFLATION
EN UNA RED COMERCIAL EN

PRODUCCIÓN

AUTOR: Roberto González Rey
TUTOR: Felipe Mata Marcos

High Performance Computing and Networking group

Dpto. de Ingeniería de Telecomunicación

Escuela Politécnica Superior

Universidad Autónoma de Madrid

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Caracterización y cuantificación de los efectos del Path Inflation en una red comercial en

producción

OCTUBRE 2011

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Resumen

Resumen

La distancia de encaminamiento entre dos emplazamientos físicos en una red de comunica-
ciones es, por lo general, superior a la distancia geográfica entre ambos lugares. Este hecho de
que las rutas extremo a extremo sean superiores a lo necesario es conocido como “Path Inflation”.
Cuando la diferencia entre estas dos distancias es significativa, repercute directamente en el ren-
dimiento de las comunicaciones, produciéndose retardos mayores de los necesarios que impiden
que se alcancen los límites deseados de velocidad de transmisión.

El presente proyecto de fin de carrera tiene como objetivo caracterizar y cuantificar el Path
Inflation de una red comercial en producción, como es la red académica española RedIRIS, y sus
principales destinos de tráfico internacionales. RedIRIS pone a disposición de las instituciones
afiliadas una red de comunicaciones de alta capacidad, que permite a la comunidad académica y
científica española el acceso a Internet, facilitando la participación en proyectos de investigación
nacionales e internacionales.

Para caracterizar y cuantificar el Path Inflation, se han realizado mediciones de las rutas
de encaminamiento entre Madrid, nodo central de RedIRIS, y localizaciones significativas inter-
nacionales con la herramienta traceroute. Las medidas obtenidas se han comparado con las
distancias geográficas entre dichos puntos, permitiendo así realizar una caracterización del Path
Inflation entre RedIRIS y dichas localizaciones internacionales.

Posteriormente, se ha cuantificado el impacto real que tiene la medida de Path Inflation
obtenida. Para ello se ha utilizado una caracterización de los destinos más populares a nivel
de país desde RedIRIS, obteniendo una medida de Path Inflation ponderada, denominada Path
Inflation Traffic, que tiene en cuenta no sólo la diferencia entre las distancias geográfica y de
encaminamiento, sino también cuanto tráfico es transmitido entre ambos extremos.

El objetivo principal ha sido determinar si los destinos más populares están bien comunicados
con la RedIRIS, y por tanto el impacto del Path Inflation no es determinante en la experiencia
de los usuarios. Se incluye dicha clasificación de los países más críticos en cuanto a Path Inflation
Traffic a nivel continental y nivel mundial.

La conclusión más importante de este estudio es que RedIRIS no está bien conectada con los
países europeos que mayor tráfico reciben (Alemania, Reino Unido, Francia, Italia, Portugal y
Suiza). Respecto a los demás países, la longitud de las distancias de enrutamiento no es alarmante
teniendo en cuenta el tráfico que reciben.

Como objetivo secundario se estudian los retardos medios y como el Path Inflation influye
directamente en estas latencias. La métrica para el cálculo de retardos usada es el Round-Trip
Time, tiempo de ida y vuelta de un paquete entre dos extremos en una comunicación, y el análisis
indica que los países más populares de la RedIRIS (los que más tráfico reciben) comprenden un
Round-Trip Time normalmente aceptable.

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Caracterización y cuantificación de los efectos del Path Inflation en una red comercial en

producción

Palabras Clave

Distancia de Encaminamiento, Distancia Geográfica, Path Inflation, Path Inflation Traffic,

RedIRIS, Retardos, Round-Trip Time, Tráfico de Red

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Caracterización y cuantificación de los efectos del Path Inflation en una red comercial en

producción

Abstract

The routing distance between two physical emplacements in a communications network is,
generally, larger than the geographical distance between such locations. This fact of end-to-
end routes larger than necessary is referred in the literature as “Path Inflation”. When the
difference between these two distances is significant, reverberates directly in the performance of
the communications, producing delays larger than necessary which prevent reaching expected
limits of transmission speed.

The present study aims to characterize and quantify the Path Inflation in a commercial
network under production, such as the Spanish academy network RedIRIS, and its main inter-
national traffic destinations. RedIRIS offers a high-capacity communications network, enabling
the spanish academic and scientific community Internet access and fostering the participation
in national and international research projects.

To characterize and quantify the Path Inflation, we have made measurements of the rou-
ting distances between Madrid and RedIRIS significant international locations by means of the
traceroute tool. The measurements obtained were compared with geographic distances between
such locations, thus allowing a characterization of the Path Inflation within RedIRIS.

Subsequently, we quantified the real impact of the Path Inflation so far obtained. To do this
we used a characterization of the most popular foreign destinations from RedIRIS, obtaining
a weighted measure of Path Inflation, namely Path Inflation Traffic, which takes into account
not only the difference between geographic and routing distance, but also how much traffic is
transmitted between both ends.

The main objective was to determine whether the most popular destinations are well con-
nected to RedIRIS, and therefore the impact of the Path Inflation is not decisive in the user
experience. We include such critical countries classification in Path Inflation Traffic at continen-
tal and worldwide level.

The most important finding of this study is that RedIRIS is not well connected with the
European countries that receive most traffic (Germany, United Kingdom, France, Italy, Portugal
and Switzerland). In the other countries, the length of the routing distance is not alarming taking
into account the traffic they receive.

As a secondary objective we studied the delays and how the Path Inflation directly influences
in these latencies. The metric for the delays calculation is Round-Trip Time, time of return of a
packet between two ends in a communication, and the analysis indicates that the countries most
popular in RedIRIS (which receive more traffic) typically comprise an acceptable Round-Trip
Time.

Key words

Geographical Distance, Latencies, Network Traffic, Path Inflation, Path Inflation Traffic,

Routed Distance, RedIRIS, Round-Trip Time

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Caracterización y cuantificación de los efectos del Path Inflation en una red comercial en

producción

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Agradecimientos

Gracias a todos aquellos que me han acompañado en esta etapa universitaria, tanto dentro

como fuera de las aulas.

Gracias a mi familia, padres y hermano, especialmente a este último, por enseñarme que

siempre se puede mejorar.

Gracias a mis amigos de toda la vida, y a los fantásticos ingenieros de la broma (Pablo, Javi,

Chema, José Rubén, De Sevilla, Santi y Manzano) por su inestimable compañía.

Muchas gracias a Felipe Mata, tutor de este proyecto, por cederme parte de su conocimiento

y valioso tiempo, por el cuál he llegado a conocer bastante más las redes de comunicaciones.

¡Gracias a todos!

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Caracterización y cuantificación de los efectos del Path Inflation en una red comercial en

producción

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Índice general

Índice de figuras

Índice de tablas

Glosario de acrónimos

Bibliografía

1. Introducción

1.1. Motivación del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Objetivos y enfoque
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Organización de la memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Revisión del estado del arte

2.1. Revisión del estado del arte sobre Path Inflation . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1.
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2. Causas y cuantificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3. Soluciones propuestas en la literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.4. Discusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Revisión del estado del arte sobre geolocalización IP . . . . . . . . . . . . . . . .
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1.
2.2.2. Técnicas de geolocalización IP activas
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3. Técnicas de geolocalización IP pasivas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.4. Técnica de geolocalización IP empleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Conclusiones sobre la variabilidad de las rutas en Internet . . . . . . . . . . . . .
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1.
2.3.2. Variabilidad en la distancia enrutada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3. Variabilidad en el retardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Diseño y desarrollo

3.1. Metodología empleada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.
Identificación de emplazamientos representativos dentro de cada país . . . . . . .
3.2.1. Sobre RedIRIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2. Origen de los emplazamientos seleccionados . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Caracterización y cuantificación de los efectos del Path Inflation en una red comercial en

producción

3.3.

3.2.3. Estadísticas de los emp