internet est-il performant ?
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Internet est-il performant ?. Les Cottrell – SLAC École SIG et nouvelles Technologies, République Démocratique du Congo, 12-17 Septembre, organisée par l’Université de Kinshasa Translated by Guillaume Cesieux , SLAC. www.slac.stanford.edu/grp/scs/net/talk11/perform.ppt. Plan. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Internet est-il performant ?
Les Cottrell – SLACÉcole SIG et nouvelles Technologies, République Démocratique du Congo, 12-17 Septembre, organisée par l’Université de Kinshasa
Translated by Guillaume Cesieux, SLAC
www.slac.stanford.edu/grp/scs/net/talk11/perform.ppt
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Plan• Caractéristiques d’Internet
– Utilisateurs, capacités, satellites, taille de paquets, protocoles, routage, flux
• Comment est-il utilisé– Applications etc.
• Quelle est la performance mondiale d’Internet– Vue par de nombreuses mesures et métriques
• Les besoins des applications
Utilisateurs
3
Internet Usage growth ‘95-’10
495 00 05 09
Millions d’utilisateurs
Pénétration %
0 200 400 600
AsieEuropeAmer N.Amer L.AfricaM. OrientAustrAsia
Amer. N.AustralieEuropeAmer. LM. OrientAsieAfriqueMonde
0 20% 50% 80%
Millions
d’utilisateurs
Année
1500
1000
500
2,09 milliards
mars 2011
Exemple: La Chine• La Chine n’était pas connectée à Internet jusqu’en
mai 1994• La première connexion permanente était à IHEP/Pékin en
utilisant une liaison satellite via SLAC
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www.computerworld.com.au/article/128099/china_celebrates_10_years_being_connected_internet
Où sont-ils ?
6
• Villes connectées à Internet
Utilisateurs d’internet en 2002
2,8% de croissance/an~¼ pop mondiale l’utilisePays développés le satureLes pays en dev. rattrapent73% pénétration au USA43% utilisateurs en Asie
Bande passante
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Qu’est ce qui est disponible?
8Capacité
Source: TelegeographyCapacity
Qui utilise encore le satellite?
9
Terrestrial
GEOS
Min
RTT
(ms)
GEOS (Satellite à orbite géostationnaire)
Bonne couverture mais cher en $/Mbps
50 fois plus cher qu’aux USA> 800% du salaire moyen mensuel c.f. 20% aux USA
ET beaucoup de latence min RTT > 450ms, souvent bien plus à cause de la congestion
Facile à détecter –signature claire
Types de paquets et tailles
10
11
Taille de paquet• Principalement 3 tailles: POURQUOI?
Taille de paquet (octets)
Prob
a bi li
té c
u mul
é e %
Paquets
octets
Moy ~ 420 octets, médian ~ 80 octets
Mesuré en Février 2000 au Ames Internet eXchange
~ 84 million de paquets < 0,05% fragmentés
Proche du minimum=telnet et ACKs, 1500 (max Ethernet payload, e.g. FTP, HTTP); ~ 560 octets pour les implémentations de TCP n’utilisant pas la MTU discovery
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Usage des protocoles d’Internet• Il y a 3 principaux
protocoles utilisés sur Internet:– UDP (sans connexion,
datagrammes, best effort )
– TCP (orienté connexion, délivrance ordonnée assurée)
– ICMP (Internet Control Message Protocol)
Période Fev-Mai 2001
Flux
/ 10 m
i n
InO
ut
Aujourd’hui TCP domine
Flux/protocols à SLACTCP
UDP
ICMP
Routage
13
14
Sauts (Hops)• Nombre de sauts entre 4 sites (Japon, S. Cal, N.
Cal, E. Canada - 10-15 sauts en moyenne)
Nombre de sauts
Faible dépendance du RTT sur le nombre de sauts
95%
50%5%
RTT
Sauts
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Force de la connectivité• Angle = longitude du siège de l’AS dans les entrées WHOIS• Radius=1-log(outdegree(AS)+1)/(maxoutdegree + 1)
– Outdegree = number of next Hops As’ accepting traffic• Bleu foncé & rouge = plus de connexions
• Tous les AS dans le top 15 sont aux USA – Excepté un au Canada
• Peu de liens entre ISPs en Europe et Asie
Une position moins centrale pour les USAwww.nytimes.com/2008/08/30/business/30pipes.html
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• Inventé aux USA• Les 30 première années
la majorité du trafic passait par les USA
• 70%=>20% en 10 ans• Pas de contrôle central• Patriot act => stockage
des informations en dehors des USA
• Investissement fort de la Chine, l’Inde et le Japon
• Situation plus équitable• Plus dur pour la CIA !
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Les routes sont asymétriques• Min, 50% & 90%
RTTs mesurés par une étude
• A révélé de grandes disparités entre RTTs
• Peut être dû à des chemins différents dans les 2 sens, ou à différentes charges sur les liens
Advanced vers U. Chicago
RTT
ms
RTT
ms U. Chicago vers Advanced
Flux
18
19
Taille des flux
Distribution lourde, in ~ out, flux UDP plus court que les TCP, paquets ~ octets75% TCP-in < 5ko / 75% TCP-out < 1,5ko (<10 paquets)UDP 80% < 600 octets (75% < 3 paquets), ~10 * plus de TCP que d’UDPTop UDP = AFS (>55%), Real (~25%), SNMP(~1.4%)On peut grossièrement caractériser cela en une loi de puissance avec pente & interception
SNMP
RealA/V
AFS Serveur de fichier
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Durée des flux
• 60% des flux TCP durent moins d’une seconde– On s’attendait à ce qu’ils durent plus longtemps– Mais 60% des flux UDP durent plus de 10 secondes –
Peut être dû à l’usage intensif d’AFS au SLAC– Une autre étude (CAIDA) reporte que les flux UDP
durent moins longtemps que les flux TCP
TCP outbound flows
Temps d’activité en secondes
Mesuré avec netflowFlux restreints à 30 minutes
Applications
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Web
22Mi 2012 IE < 50% - Chrome dépassera Firefox
Usages• Le P2P fait face à des poursuites légales (RIAA)• Tendance à la vidéo et aux réseaux sociaux
– La vidéo à la demande double tout les 2 ans (2008-13)• iPhones (désormais accessoirement un téléphone)
– Le trafic des mobiles double chaque année
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Yahoo
GoogleFacebook
YouTube
Croissance de la vidéo• Le trafic P2P, encore majoritaire aujourd’hui,
diminuera en tant que pourcentage global du trafic
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• La vidéo sur internet, en direct et en téléchargement, occupe une part croissante de la bande passante et atteindra presque 60% du trafic internet en 2014
Utilisation d’internet et causes
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Enterprise& tier 1
asert.arbornetworks.com/2009/08/the-internet-after-dark
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Caractéristiques des usages du Web• La taille des objets varie de site à site, de serveur à
serveur et en fonction de l’heure– En 2000 des valeurs moyennes typiques sont entre 1 500
et 4 000 octets par objet• Cela dépend aussi du type d’objet, des ordres de grandeurs
sont ~100 ko a qq. Mo pour une petite vidéo, ~100 ko pour du postscript & audio, html applets & image ~ 1 000 Kb
Bytes
• La taille moyenne des pages web a triplé en 5 ans (2003-2008)
• www.websiteoptimization.com/speed/tweak/average-web-page/
Pourquoi une telle augmentation?• Nouveau utilisateurs (accès facilité, plus de diffusion)• Nouvelles applications: You-Tube, recherche climatique…• Nouveaux outils de développement: Manuel Génération
automatique• Web 2: Ajax, Javascript, CSS• Haut débit Contenus plus élaborés/attractifs possibles
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• Application sur le web• e.g. email, calendrier,
albums photos, jeux...
28Tracé du trafic mensuel d’ESnet, Janvier 1990 – Décembre 2008
0.0
0.1
1.0
10.0
100.0
1000.0
10000.0
100000.0
Jan,
90
Jan,
91
Jan,
92
Jan,
93
Jan,
94
Jan,
95
Jan,
96
Jan,
97
Jan,
98
Jan,
99
Jan,
00
Jan,
01
Jan,
02
Jan,
03
Jan,
04
Jan,
05
Jan,
06
Jan,
07
Jan,
08
Jan,
09
Jan,
10
observation, 1990-2008.1, 1, 10, 100, 1000Exponential fit and projection 2 years forward
Impact sur les réseaux - Historique du trafic sur ESnet
Téra
octe
ts /
moi
s Oct 19931 TBy/mo.
Aug 1990100 MBy/mo.
Jul 199810 TBy/mo.
38 months
57 months
40 months
Nov 2001100 TBy/mo.
Apr 20061 PBy/mo.
53 months
Le trafic sur ESnet est en moyenne multiplié par 10 tous les 47 mois
July 201010 PBy/mo.
Performance par les métriques
29
30
De quoi depend la performance?• La performance d’internet de bout en bout vue par
les applications dépend de:– RTT (Round Trip Time - Temps d’aller retour)– Perte de paquets (losses)– Gigue (Jitter)– L’accessibilité– Les goulot d’étranglement– Implémentation/configurations– Du besoin des applications
• Des données présentes dans les paquets
mse
c.
ITU G.114 300 ms RTT seuil pour la voix
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RTT de SLAC vers le mondeRTT ~ distance/(0.6*c) + hops * router delayRouter delay = queuing + clocking in & out + processing
2/3 des pays sont Ok pour la voix, le reste est principalement en Afrique
Quel est le probleme avec > 300 ms?
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RTT de Californie vers le monde
Longitude (degrés)
300ms
300 ms
RTT (ms.)
Fréq
uenc
e
RTT
(ms)
Source = Palo Alto CA, Cote O.
Cot
e E.
US
Co t
e O
. US
Euro
pe &
Am
ériq
ue d
u Su
d Europe
0.3*0.6c
Bre
sil
Cot
e E
.
Données fournies par le CAIDA Skitter project
Pourquoi ces distributions?
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Longitude
RTT
(ms)
Mesuré depuis le Japon
RTT du Japon vers le monde
Gigue (Jitter)• Variation du RTT, différentes manières de le mesurer• “Jitter” = IQR(ipdv); ipdv(i) =RTT(i) – RTT(i-1)• Principalement aux extrémités, donc souvent indépendant
des distances• Fort impact les petits flux (VoIP, vidéo, temps réel)• Haptics (Chirurgie à distance) < 1 ms; H.323 < 40 ms avec buffer
34Gigue internet depuis SLAC vers le monde Sept.08
On peut améliorer la voix avec des buffers anti-gigue, e.g 70 ms de cache pour faciliter le transfert
Mais….
Pertes de paquets• Sur les bons liens c’est
souvent dû à la congestion
• Atténuation du signal dB, équipements sans fil
• Souvent au « last mile »
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• Indépendant de la distance
• Fort impact• Temps réel, jeux,
voix, frappe dupliquée
• 1% de perte suffisent à perturber la VoIP
Débit dérivé (Derived Throughput)
36 36
Retard par rapport a l'Europe:
5 ans: Russie, Amérique Latine, Moyen Orient6 ans: Asie du SE9 ans: Asie du Sud12 ans: Asie centrale16 ans: AfriqueCentral Asia, and
Africa are in Danger of Falling
Even Farther behind
In 10 years at the current rate
Africa will be 1000 times worse
than Europe
Derived throughput ~ 8 * 1460 /(RTT * sqrt(loss))Mathis et. al
1993
Où est le meilleur débit?
37
Voix sur IP• Affectée par:
– Pertes, RTT, gigue • Qualité mesurée
par le score MOS (Mean Opinion Score)
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– On peut calculer le MOS à partir du RTT, des pertes et de la gigue– Score MOS: 1=Mauvais; 2=Pauvre; 3=Acceptable; 4=Bon; 5=excellent – La VoIP nécessite raisonnablement un MOS entre 3,5 et 4,2– La Russie et l’Amérique latine ont fait de gros progrès en 2002 en passant du
satellite au terrestre.– USA, Europe, Asie de l’E, Russie et Moyen Orient ont tous un MOS > 3.5
– Bien: Asie du S.E, Moyen: Asie du Sud - l’Asie Centrale progresse– L’Afrique commence à émerger
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Besoins des applications• Basé sur ITU Y1541 & Stanford (Haptics)
• Le seuil de perte de 0,001 pour la VoIP était auparavant 0,25 mais c’était en assumant des pertes aléatoires– En pratiques les pertes sont souvent regroupées
• Perte de paquet dans les mémoires des routeurs• Perte de synchronisation dans les circuits, reconvergence du
spanning tree, changement de routes
Application Temps réel
VoIP WAN connectivity
Web free services
Flux video
Haptics (Chirurgie a
distance)1 way delay 150ms 150ms 1000ms undefined 400ms 160ms
‘jitter” 50ms 1000ms undefined 17ms 1msLoss 10-3 10-3 10-3 undefined 10-5 0.1
Et ensuite?• Terminaux mobiles• 40G (transatlantique, US), cœur de réseaux à 100Gb• Bande passante dédiée à la demande (couches 1 &
2)– Réservation d’un chemin à une certaine bande passante
pour un certain temps– Utilisation de la QoS– HEP, radio astronomie, recherche climatique
• IPv6
40
Questions & liens
• www.internetworld.stats.com• www-iepm.slac.stanford.edu/pinger• www.slac.stanford.edu/comp/net/wan-mon/
tutorial.html • www.slac.stanford.edu/xorg/icfa/icfa-net-paper-jan0
9/report-jan09.doc
• http://www.cablemap.info/
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Comparaison avec les indices de développementAbv. Name Organization Countries Date of
Data
GDP Gross Domestic Product per capita CIA 229 2001-2006
HDI Human Development Index UNDP 175 2004
DAI Digital Access Index ITU 180 1995-2003
NRI Network Readiness Index World Economic Forum 120 2007
TAI Technology Achievement Index UNDP 72 1995-2000
DOI Digital Index ITU 180 2004-2005OI Index ITU 139 1996-2003
CPI Corruption Perception Index Transparency Organization 180 2007
42
Choose most: up-to-date, countries, important factorsHDI & DOI