Đề tài Kiểm tra hiệu năng tầng ứng dụng (Application layer performance test)

BÁO CÁO PROJECT 1 Nhóm sinh viên Họ và tên Lớp Mã số sinh viên Email Điện thoại Nguyễn Dũng Anh Điện tử 2 – K52 20070093 anhnd.89@gmail.com 0973349676 Nguyễn Duy Ân Điện tử 2 – K52 20070171 an.fet.hut@gmail.com 01685820838 Trương Hoàng Anh Điện tử 7 – K52 20073579 hoanganh.fet77@gmail.com 01656053695 Cùng sự tham gia của Trịnh Hoàng Long – ĐT9 –K52 – 20071815 – hoanglong711.fet@gmail.com – 0943513593 Và sự giúp đỡ của anh Trần Huy Giảng viên: Đề tài: Kiểm tra hiệu năng tầng ứng dụng (Application layer performance test) MỤC LỤC PHẦN I: OPERA Giới thiệu về OPERA Mục đích phép thử PHẦN II: CÁC THÔNG SỐ CẦN ĐO Thông lượng TCP (TCP throughput) tối đa từ điểm tới điểm ( Trong trường hợp cả song công và bán song công) Thông lượng TCP (TCP throughput) tối đa từ điểm tới đa điểm (Cả trường hợp song công và bán song công) Độ trễ (Latency) Giới hạn băng thông tải lên tại các bộ lặp (Repearter) và thiết bị đầu cuối (HE – Head End) Chất lượng dịch vụ (QOS – Quality of service): Kiểm tra lưu lượng ưu tiên, chính sách công bằng, định hàng lưu lượng trong kịch bản thực tế và với các thiết lập khác nhau Tỉ lệ mất gói và méo của các gói UDP truyền cố định ( Kênh truyền 2 hướng 64kps được dùng để mô phỏng một cuộc gọi VoIP sử dụng mã G.711) Băng thông truy cập Internet ( Ứng dụng trình duyệt và tải ftp từ máy chủ fpt được cài đặt trên mạng trục chính) PHẦN III: CÁCH THỨC ĐO Công cụ đo Yêu cầu phần cứng: 10 máy tính được kết nối theo sơ đồ hình bên dưới Hình 1 – Sơ đồ kết nối các máy tính sử dụng cho quá trình kiểm tra Yêu cầu phần mềm: Hệ điều hành: Các máy tính trong quá trình thử nghiệm được cài đặt MS Windows XP (hoặc cao hơn như Windows Vista, 7) Truy nhập từ xa: Sử dụng chức năng truy nhập từ xa (Remote Access) của Windows để truy cập vào các máy tính khác từ máy L10. Khi đó, quá trình đo được điều khiển từ máy 10. Bộ tạo lưu lượng: Dùng các phần mềm Iperf và Ping. Iperf tạo ra các gói tin TCP và UDP. Còn Ping tạo ra các gói ICMP được sử dụng để đo độ trễ Đo lưu lượng: Phần mềm Iperf, ping và Wireshark. Iperf hiển thị băng thông truyền và nhận, vì thế nó được sử dụng để đo băng thông và tỉ lệ mất gói trên đường truyền. Ping thông báo chu kỳ của một gói tin.Wireshark được cài đặt trên máy tính chủ để thu thập các gói truyền qua nó. Công cụ đồ họa: Gnuplot. Wireshark cung cấp một công cụ đồ họa trình diễn các kết quả thu được nhưng các kết quả đó chỉ ở dạng đơn giản và không đầy đủ. Công cụ Gnuplot sẽ được dùng để hiển thị các kết quả đo dưới dạng đồ họa. Công cụ cần thiết: Để quá trình đo diễn ra một cách tự động trong thời gian dài, việc thiết lập kịch bản để quản lý các công cụ là vô cùng cần thiết. Kịch bản được viết cho các mục đích đo riêng biệt. Ngôn ngữ kịch bản được sử dụng là Perlscript, cùng với bộ dịch ngôn ngữ được cài đặt trên máy tính. Để các kịch bản perl chạy được trong Windows, ta sử dụng các file kịch bản của hệ điều hành này, có dạng *.bat. Phần mềm tạo máy ảo: VMware Các công cụ cần thiết download tại: Bộ dịch perlscript: Iperf: Wireshark: Gnuplot: Remote desktop: Quy mô của quá trình đo: Thời gian đo: Quá trình đo được tiến hành tự động tùy vào yêu cầu của từng phép đo Quy mô: Do sự hạn chế về mặt thiết bị, bước đầu một số phép đo đơn giản sẽ được thực hiện trên máy ảo cài đặt Windows XP. Nếu quá trình này diễn ra tốt đẹp, chúng ta sẽ tiến hành đo trên mạng 10 máy tính được đặt tại cùng một địa điểm. Rồi tiến xa hơn là hệ thống máy tính với khoảng cách lớn. Các kịch bản đo: Kịch bản 1: Đo lưu lượng TCP tối đa từ điểm tới điểm (gồm cả song công và bán song công – sử dụng Iperf) Đo tốc độ tải về bán song công Iperf được cài đặt trên máy L6 gửi các gói TCP tới máy L1. Tốc độ tối đa sẽ được ghi lại bởi Iperf và xuất ra file log theo kịch bản. Lưu lượng sẽ được tạo ra 5 phút mỗi giờ Kết quả đo lưu lượng sẽ được ghi ra file log bằng Wireshark Cài đặt Sử dụng 2 máy L8 và L9 Iperf cài trên 2 máy L8 và L9 Wireshark cài đặt trên máy L9 L8: Kịch bản đặt trong thư mục “TCP_P2P_DL_L8” Server_TCP.bat Server_TCP.pl L9: Kịch bản đặt trong thư mục “TCP_P2P_DL_L9” Send_TCP_1.bat Send_TCP_itv.pl Mô tả quá trình đo Máy chủ Iperf (lệnh Iperf –s) chạy trên máy L8: chạy kịch bản “server_TCP.bat” Máy trạm Iperf (lệnh Iperf –c) chạy trên máy L9: Cấu hình và chạy kịch bản “send_TCP_1.bat” với địa chỉ IP đích là của máy L8. Wireshark chạy trên máy L9 và ghi lại 68 bytes của mỗi gói Thời gian đo: 1 tuần. Kết quả: Kết quả từ Wireshark và Iperf sẽ được trích dẫn và biẻu diễn bằng công cụ đồ họa Chúng sẽ được so sánh và phân tích để thể hiện được: Thông lượng TCP tải về tối đa Ảnh hưởng của trạng thái lưu lượng với thông lượng TCP tải về tối đa: Các giờ trong ngày Các ngày trong tuần Đo tốc độ tải về song công Iperf trên máy L8 gửi các gói TCP tới máy L9. Rồi đảo chiều, máy L9 gửi lại cho máy L8. Tốc độ tối đa được ghi lại bởi Iperf và lưu lại trong file log bằng kịch bản. Lưu lượng được tạo ra 5 phút mỗi giờ Kết quả đo ghi ra file log bằng Wireshark Cài đặt Sử dụng 2 máy L8 và L9 Iperf cài trên 2 máy L8 và L9 Wireshark cài đặt trên máy L9 L8: Kịch bản đặt trong thư mục “TCP_P2P_FD_L8”; L9: Kịch bản đặt trong thư mục “TCP_P2P_FD_L8” Send_TCP_1.bat Send_TCP_itv.pl Server_TCP.bat Server_TCP.pl Mô tả quá trình đo Máy chủ Iperf (lệnh Iperf –s) chạy trên cả 2 máy L8 và L9 Máy trạm Iperf (lệnh Iperf –c) chạy trên cả 2 máy L8 và L9 Wireshark chạy trên máy L9 Thời gian đo: 1 tuần. Kết quả: Kết quả từ Wireshark và Iperf sẽ được trích dẫn và biẻu diễn bằng công cụ đồ họa Chúng sẽ được so sánh và phân tích để thể hiện được: Thông lượng TCP tối đa cho cả tải về và tải lên Ảnh hưởng của trạng thái lưu lượng với thông lượng TCP tải về tối đa: Các giờ trong ngày Các ngày trong tuần Kịch bản 2: Đo thông lượng tối đa của lưu lượng TCP điểm tới đa điểm (song công và bán song công) Đo tốc độ tải về bán song công điểm tới đa điểm Iperf trên máy L6 gửi 5 lưu lượng TCP tới 5 địa chỉ khác nhau của các máy L1, L2, L3, L4, L5. Tốc độ tối đa ghi bởi Iperf và lưu vào file log bởi kịch bản. Lưu lượng sẽ được tạo ra cùng một lúc, 5 phút mỗi giờ. Kết quả đo cho cả quá trình lưu vào file log sử dụng Wireshark. Cài đặt Sử dụng các máy L1, L2, L3, L4, L5, L6 Iperf cài trên các máy L1, L2, L3, L4, L5, L6 Wireshark cài đặt trên máy L6 Li(i=1..5): Kịch bản đặt trong thư mục “TCP_PMP_DL_Li” Server_TCP.bat Server_TCP.pl Send_TCP_1.bat Send_TCP_itv.pl L6: Thư mục “TCP_PMP_DL_L9” có các thư mục con to_Li(i=1..5) với các kịch bản Server_TCP.bat Server_TCP.pl Send_TCP_1.bat Send_TCP_itv.pl Mô tả quá trình đo Máy chủ Iperf (lệnh Iperf –s) chạy trên các máy L1, L2, L3, L4, L5 Máy trạm Iperf (lệnh Iperf –c): Cấu hình “send_TCP_1.bat” và chạy trong máy L6 với 5 nguồn TCP từ 5 địa chỉ IP của các máy từ L1 đến L5 Wireshark chạy trên máy L6 và ghi lại 68 bytes của mỗi gói Thời gian đo: 1 tuần. Kết quả: Kết quả từ Wireshark và Iperf sẽ được trích dẫn và biẻu diễn bằng công cụ đồ họa Chúng sẽ được so sánh và phân tích để thể hiện được: Thông lượng tải về TCP điểm tới đa điểm tối đa Ảnh hưởng của trạng thái lưu lượng với thông lượng TCP điểm tới đa điểm tải về tối đa: Các giờ trong ngày Các ngày trong tuần Đo tốc độ tải lên bán song công điểm tới đa điểm Iperf trên các máy L1, L2, L3, L4, L5 gửi lưu lượng TCP tới máy L6. Tốc độ tối đa ghi bởi Iperf và lưu vào file log bởi kịch bản. Lưu lượng sẽ được tạo ra bởi máy khách Iperf cùng một lúc, 5 phút mỗi giờ Kết quả đo cho cả quá trình lưu vào file log sử dụng Wireshark. Cài đặt Sử dụng các máy L1, L2, L3, L4, L5, L6 Iperf cài trên các máy L1, L2, L3, L4, L5, L6 Wireshark cài đặt trên máy L6 Li(i=1..6): Kịch bản đặt trong thư mục “TCP_PMP_UL_Li” Server_TCP.bat Server_TCP.pl Send_TCP_1.bat Send_TCP_itv.pl Mô tả quá trình đo Máy chủ Iperf (lệnh Iperf –s) chạy trên máy L6. Máy trạm Iperf (lệnh Iperf –c) chạy trên các máy L1 đến L5: Cấu hình file “send_TCP_1.bat” với đích là IP của máy L6 Wireshark chạy trên máy L6 và ghi lại 68 bytes của mỗi gói Thời gian đo: 1 tuần. Kết quả: Kết quả từ Wireshark và Iperf sẽ được trích dẫn và biẻu diễn bằng công cụ đồ họa Chúng sẽ được so sánh và phân tích để thể hiện được: Thông lượng tải lên TCP điểm tới đa điểm tối đa Ảnh hưởng của trạng thái lưu lượng với thông lượng TCP điểm tới đa điểm tải về tối đa: Các giờ trong ngày Các ngày trong tuần Đo tốc độ song công điểm tới đa điểm Iperf trên các máy L1 tới L5 gửi lưu lượng TCP tới máy L6. Iperf trên máy L6 gửi 5 lưu lượng TCP khác nhau tới các máy L1 đến L5 một cách riêng biệt Tốc độ tối đa ghi bởi Iperf và lưu vào file log bởi kịch bản. Lưu lượng sẽ được tạo ra cùng một lúc trong 5 phút với chu kỳ 30 phút. Kết quả đo cho cả quá trình lưu vào file log sử dụng Wireshark. Cài đặt Sử dụng các máy L1, L2, L3, L4, L5, L6 Iperf cài trên các máy L1, L2, L3, L4, L5, L6 Wireshark cài đặt trên máy L6 Li(i=1..6): Kịch bản đặt trong thư mục “TCP_PMP_FD_Li” Server_TCP.bat Server_TCP.pl Send_TCP_1.bat Send_TCP_itv.pl L6: Thư mục “TCP_PMP_FD_L6” với các thư mục con: to_Li(i=1..5) có các kịch bản Server_TCP.bat Server_TCP.pl Send_TCP.bat Send_TCP_itv.pl Mô tả quá trình đo Máy chủ Iperf (lệnh Iperf –s) chạy trên tất cả các máy L1 đến L6.. Máy trạm Iperf (lệnh Iperf –c) chạy trên tất cả các máy L1 đến L6: L6 gửi lưu lượng TCP tới L1 đến L5; L1 đến L5 gửi lưu lượng lại cho L6 Wireshark chạy trên máy L6 và ghi lại 68 bytes của mỗi gói Thời gian đo: 1 tuần. Kết quả: Kết quả từ Wireshark và Iperf sẽ được trích dẫn và biẻu diễn bằng công cụ đồ họa Chúng sẽ được so sánh và phân tích để thể hiện được: Thông lượng TCP điểm tới đa điểm tối đa cho cả tải về và tải lên. Ảnh hưởng của trạng thái lưu lượng với thông lượng TCP điểm tới đa điểm tải về tối đa: Các giờ trong ngày Các ngày trong tuần Kịch bản 3: Đo độ trễ Máy L6 và L9 ping tới 4 máy từng đôi một, sử dụng ping_n.bat Thời gian đi hết 1 vòng của gói tin ghi lại bởi ping và được lưu lại bằng kịch bản. Mỗi phiên ping kéo dài 1 phút với chu kỳ 1 giờ Độ trễ phải được đo với các điều kiện khác nhau của lưu lượng Lưu lượng bình thường từ người dùng Lưu lượng cao trên mạng sử dụng bộ tạo lưu lượng TCP (Iperf) Kết quả của cả quá trình đo được lưu lại vào file log bằng Etherea Cài đặt: Cần các máy L1, L5, L6, L7, L8, L9 Wireshark trên 2 máy L6 và L9 Máy L6: kịch bản đặt trong thư mục “Ping_L6_LL” và “Ping_L6_HL” Máy L9: kịch bản đặt trong thư mục “Ping_L9_LL” và “Ping_L9_HL” Ping_n.bat Ping_itv.pl Mô tả quá trình đo: Cấu hình file “ping_n.bat” để ping từ máy L6 và L9 tới L1, L5, L7, L8 để lấy thời gian đi hết 1 vòng của gói tin theo các định tuyến sau: L6 – HE – RP – CPE – L1 L6 – HE – RP – RP – CPE – L5 L6 – HE – HE – RP – RP – CPE – L7 L9 – HE – RP – CPE – L8 L9 – HE – RP- RP – CPE – L7 Wireshark chạy trên 2 máy L6 và L9, ghi lại 68 bytes mỗi phần đầu của gói Chạy với 2 kịch bản Điều kiện lưu lượng bình thường: chỉ ping khi người dùng sử dụng mạng Điều kiện lưu lượng cao: ping khi lưu lượng trong kịch bản 2 bị đầy Thời gian đo: 1 tuần Kết quả: Kết quả từ ping biểu diễn bằng công cụ đồ họa. Lưu lượng đo bởi Wireshark dùng để phân tích trạng thái của mạng. Các kết quả biểu diễn: Độ trễ cho các truyến khác nhau Ảnh hưởng của trạng thái lưu lượng đến thời gian đi hết 1 vòng của gói tin Các giờ trong ngày Các ngày trong tuần Tác động của điều kiện lưu lượng lớn Kịch bản 4: Đo giới hạn băng thông tải lên tại các bộ lặp và thiết bị đầu cuối Tốc độ tải lên tối đa tại các bộ lặp và thiết bị đầu cuối sẽ được cấu hình cho mỗi CPE (?????) độc lập. Phép thử sẽ ước lượng lưu lượng tải lên tối đa dựa trên các giới hạn được thiết lập. Iperf trên các máy L1 đến L5 gửi các gói tin UDP tới máy L6. Các gói tin nhận bởi L6 được ghilại bằng Iperf và được lưu lại vào file log. Các lưu lượng này tạo ra bởi máy trạm Iperf cùng một lúc trong vòng 5 phút mỗi giờ. Kết quả đo các lưu lượng qua máy L6 được lưu lại bằng Wireshark Cài đặt: Thiết lập giới hạn tải lên tại các bộ lặp và thiết bị đầu cuối, độc lập cho mỗi người sử dụng, từ máy L1 đến L5 Wireshark trên máy L6 L6: kịch bản trong thư mục “BW_Lim_UL_L6” Server_UDP.bat Server_Udp.pl Trên các máy L1 đến L5: kịch bản trong thư mục “BW_Lim_UL_Li” Send_UDP_1.bat Send_UDP_itv.pl Mô tả quá trình đo: Trình máy chủ Iperf UDP (Lệnh Iperf –s –u) chạy trên máy L6 Trình máy khách Iperf UDP (Lệnh Iperf –c –u) chạy trên các máy L1 đến L5 Wireshark chạy trên máy L6, ghi lại 68 byte đầu tiên của mỗi gói tin Thời gian đo: 1 tuần Kết quả Kết quả từ Wireshark và Iperf được biểu diện bới công cụ đồ họa. Các kết quả đó được so sánh và phân tích để thể hiện được Thông lượng UDP tải lên tối đa, so sánh với các thiết lập giới hạn Ảnh hưởng của các trạng thái lưu lượng tới việc đo thông lượng UDP tải lên tối đa Các giờ trong ngày Các ngày trong tuần Kịch bản 5: Đo chất lượng dịch vụ (QOS): Kiểm tra lưu lượng ưu tiên, chính sách công bằng, định hàng lưu lượng trong kịch bản thực tế và với các thiết lập khác nhau Phép đo này phụ thuộc vào các dạng lưu lương khác nhau từ các CPE khác nhau cùng một lúc trên mạng. Chính sách công bằng sẽ đồng thời thể hiện cùng với kết quả đo. Cài đặt: Cài đặt các cấu hình khác nhau trên máy từ L1 đến L3. Đo thông lượng dùng Iperf. Đo thời gian đi hết 1 vòng của gói tin dùng Ping. Mô tả quá trình đo: Định nghĩa trong phiên bản M6 (?????) Thời gian đo: 2 ngày. Kết quả: So sánh thông lượng tối đa cho mỗi thiết lập cá nhân So sánh thời gian đi hết 1 vòng của gói tin cho mỗi thiết lập cá nhân Kịch bản 6: Tỉ lệ mất vào méo của các gói tin UDP truyền cố định (Kênh truyền 2 hướng 64kps được dùng để mô phỏng một cuộc gọi VoIP sử dụng mã G.711) Phép đo này thể hiện tỉ lệ mất và méo của các gói tin UDP truyền cố định dựa trên số lượng luồng thực tế và trong các điều kiện lưu lượng khác nhau. Cài đặt: Sử dụng các máy L7, L8, L9 Wireshark trên máy L9 Máy L7, L8, L9: kịch bản đặt trong thư mục “VoIP_Emu_Li_ll” và “VoIP_Emu_Li_LL” (i=7..9) Send_n_VoIP.bat Send_n_VoIP.pl Server_UDP.bat Server_UDP.pl Mô tả quá trình đo: Số lượng tâp tin UDP tạo ra bởi Iperf chuyển từ L7, L8 tới máy chủ(server) tới L9 Số lượng tâp tin UDP tạo ra bởi Iperf chuyển từ L9 tới máy chủ(server) tới L7, L8 Lưu lượng TCP trong kịch bản 2 được dùng giữa L9 và L7, L8 để tạo ra lưu lượng nền cần thiết trong trường hợp lưu lượng cao Thời gian đo: 1 tuần. Kết quả: Tỉ lệ mất gói trên số lượng đường truyền UDP 2 chiều Tỉ lệ mất gói trên các giờ trong ngày và các ngày trong tuần (Với số lượng cố định đường truyền UDP 2 chiều): Tác động của lưu lượng nền Méo trên số lượng đường truyền UDP 2 chiều Méo trên các giờ trong ngày và các ngày trong tuần (Với số lượng cố định đường truyền UDP 2 chiều): Tác động của lưu lượng nền Kịch bản 7: Băng thông truy cập Internet(Trình duyệt web và tải fpt) Phép đo ngày phải được thực hiện với các thiết lập sau: Với mỗi cài đặt mới của khách hàng Với mỗi hai(ba) ngày bởi truy cập vào các máy trong khoảng thời gian các phép đo lớp ứng dụng tự động không hoạt động Cài đặt: Máy chủ FTP trên máy L10 thiết lập không giới hạn băng thông và có quyền tải lên. Truy nhập từ xa được chấp nhận tại máy tại nhà của khách hàng Máy chủ FTP trên Internet thiết lập không giới hạn băng thông và có quyền tải lên ftp://www2.gr.ssr.upm.es/ Mô tả quá trình đo: Từ máy L10, truy cập vào máy Li và làm theo các hướng dẫn sau Mở trình duyệt và truy cập vào địa chỉ Lựa chọn quốc gia và bấm “TEST NOW” Thu thập giá trị ở ô Downstream và Upstream Lựa chọn quốc gia “United States – Center” và bấm “NEW TEST” Thu thập giá trị ở ô Downstream và Upstream Dùng cmd trong windows gõ lệnh ping -n 60 -l 1000 www.google.es Thu thập các giá trị tối thiểu, tối đa, trung bình và tỉ lệ mất gói. Dùng cmd Download theo giao thức ftp từ máy chủ internet Upload theo giao thức ftp tới máy chủ internet Thu thập giá trị download và upload. Khoảng thời gian đo: Một lần theo các bước trên Kêt quả Hình 2: Bảng kết quả phép đo băng thông Internet Các thiết lập cần thiết( cho Iperf, Wireshark, Gnuplot, Ping, Remote desktop): Wireshark: Thiết lập để chỉ lấy 68 byte đầu tiên của mỗi gói tin: Wireshark > Capture > Option > Limit each packet to 68 bytes Wireshark: Thiết lập để lưu vào đĩa Wireshark > Capture > Option > Capture file name: Li_ether User multiple files: true Next file every: 50 Megabytes Remote desktop: Thiết lập để truy cập vào máy cần đo Trong máy đo Trong máy được điều khiển(????) Cấu hình kịch bản trong windows (*.bat) cho mỗi phép đo Send_TCP_1.bat Chứa: send_TCP_itv.pl param1 param2 param3 Param1: số ngày thực hiện Param2: địa chỉ IP đích Param3: Phút trong một giờ để bắt đầu gửi gói TCP Send_TCP.bat Chứa: server_TCP.pl Ping_n.bat Chứa: ping_itv.pl param1 param2 param3 Param1: Số ngày thực hiện Param2: Danh sách địa chỉ IP đích, phân cách nhau bởi dấu “:” Param3: Phút trong một giờ để bắt đầu ping Demo Do điều kiện hạn chế, chúng ta chạy thử phép đo lưu lượng TCP tối đa từ điểm tới điểm trong trường hợp bán song công. Các bước thực hiện như đã nêu ở trên. Kết quả: File log xuất ra bởi Iperf: tcp_20101004_1723.txt, thành phần trong tên file 20101004 là ngày thực hiện phép đo 10/04/2010, 1723 là thời gian trong ngày thực hiện phép đo 17h23 Nội dung file File log xuất ra bởi Wireshark: TCP_00002_20101004172721.pcap, các thành phần xuất hiện trong tên file thể hiện ngày thực hiện phép đo là 10/01/2010 thời gian là 17h27’21’’ Nội dung file thể hiện bằng phần mềm Wireshark Dưới dạng đồ thị