Autor: Krzysztof Urbas Promotor: dr inż. Marcin Głowacki Praca dyplomowa magisterska
analiza wydajności protokołu B.A.T.M.A.N. w sieci testowej przepustowośd opóźnienie pakietów straty pakietów obciążenie procesora budowa sieci testowej instalacja i konfiguracja protokołu B.A.T.M.A.N. konfiguracja urządzeo do pracy z protokołem odpowiednie rozmieszczenie urządzeo sprawdzenie w praktyce cech Bezprzewodowych Sieci Kratowych
1. Mobilne Sieci Bezprzewodowe 2. B.A.T.M.A.N. 3. Sied testowa 4. Scenariusze badao 5. Analiza wyników 6. Podsumowanie
Wprowadzenie
Mobilne Sieci Bezprzewodowe (MSB) sied urządzeo, które są połączone ze sobą bezprzewodowo, wykorzystując do tego łącznośd radiową urządzenia komunikują się bezpośrednio lub za pośrednictwem innych urządzeo urządzenia w sieci mogą poruszad się względem siebie w dowolny sposób z różną prędkością
Mobilne sieci ad-hoc (MANET) architektura kliencka
Mobilne sieci kratowe architektura infrastrukturalna architektura hybrydowa
Podstawy
postał jako odpowiedź na niedoskonałości protokołu OLSR interesuje go tylko jeden najlepszy następny skok z danego węzła w kierunku odbiorcy żaden węzeł nie zna całej drogi do każdego innego węzła w sieci został zaprojektowany do działania w zmiennych, niestabilnych środowiskach bezprzewodowych z wysokim wskaźnikiem strat pakietów łatwo się skaluje w dużych sieciach ciągle rozwijany i testowany w rzeczywistych warunkach dwie implementacje: batmand demon Linuxa, warstwa 3 batman advanced moduł jądra Linuxa, warstwa 2
rozgłoszenie wiadomości OGM (ang. OriGinator Messages) w sieci (selektywne) budowa tablicy routingu na każdym z węzłów kryterium wyboru najlepszej drogi jest liczba wiadomości OGM odebrana od danego węzła mechanizmy: numery sekwencyjne okno przesuwne Originator (#/255) Nexthop [outgoingif]: Potential nexthops... [B.A.T.M.A.N. adv 0.2.1 r1611, MainIF/MAC: ath0/00:18:84:d0:84:c9] 00:0e:8e:18:f7:92 (194) 00:0e:8e:18:f7:90 [ ath0]: 00:0e:8e:18:f7:ae (189) 00:0e:8e:18:f7:90 (194) 00:0e:8e:18:f7:90 (236) 00:0e:8e:18:f7:ae [ ath0]: 00:0e:8e:18:f7:90 (235) 00:0e:8e:18:f7:ae (236) 00:0e:8e:18:f7:ae (255) 00:0e:8e:18:f7:ae [ ath0]: 00:0e:8e:18:f7:ae (255) 00:0e:8e:18:f7:90 (221)
Urządzenia, oprogramowanie, konfiguracja, pokonane trudności
Urządzenia 1. 1 x FON La Fonera 2.0g 2. 3 x Asus WL-500g Premium v1 3. Komputery PC terminale i stacje klienckie Oprogramowanie routerów 1. OpenWrt Backfire 10.3 2. batman-adv 0.2.1 + batctl + vis serwer Oprogramowanie komputerów 1. Windows XP, Ubuntu 9.10 + ping, iperf, wireshark 2. Komputer-monitor -> airodump-ng
Podstawowe informacje: 1. Tryb ad-hoc 2. Ta sama nazwa essid (my-mesh) 3. Ten sam kanał (1) oraz tryb (802.11g) 4. MTU = 1524 (Maximum Transmission Unit) 5. Wskazad interfejsy: batctl if ath0 6. Można nadad adres IP interfejsowi bat0 Dodatkowo: 1. Bridge LAN-bat0 Fonera 2. Bridge WAN-bat0 + domyślna brama AsusX
Odpowiednie rozmieszczenie węzłów w budynku Ograniczenie zasięgów vs. odległośd między węzłami Zarządzanie testami i gromadzenie wyników (brak centralnego punktu zarządzania) Dodatkowe testy wydajności samych urządzeo
Co zostało zbadane i w jaki sposób
1 urządzenie 2 węzły 3 węzły 4 węzły Przepustowośd (iperf TCP) Opóźnienie (ping) Straty pakietów (ping, iperf UDP) Obciążenie procesora (top) Działanie sieci pod obciążeniem
Przepustowośd (iperf TCP w dwie strony) LAN-LAN LAN-WAN (NAT) LAN-WAN (bez NAT)
Budynek C-5, laboratorium 806 i sąsiednie
Budynek C-5, laboratorium 806 i sąsiednie
przepustowośd [Mb/s] Wnioski 19,00 18,50 18,00 17,50 17,00 16,50 16,00 15,50 15,00 14,50 14,00 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 czas [s]
Przepustowośd *Mb/s+ (iperf TCP, 60[s], oba kierunki) scenariusz 1 urządzenie 2 węzły 3 węzły 4 węzły wariant LAN- LAN LAN- WAN (NAT) LAN- WAN (bez NAT) kabel STA-AP batman-adv wariant 1 wariant 2 wariant 1 wariant 2 obciążenie średnio [Mb/s] 92,70 31,90 31,00 29,85 17,75 14,50 14,55 3,81 2,75 3,85 3,14
przepustowośd [Mb/s] 7,00 4węzły, iperf TCP, kierunek od Asus1-PC do Fonera-PC, 600sekund 6,00 5,00 4,00 średnia 3,00 2,00 1,00 0,00 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450 470 490 510 530 550 570 590 czas [s]
Straty pakietów porównywalne z trybem STA-AP (2 węzły) maksymalnie 5*%+ dla 4 węzłów Opóźnienie porównywalne z trybem STA-AP (2 węzły) średnie nie większe niż 6*ms+ dla 3 i 4 węzłów maksymalne 137[ms+ (pod obciążeniem) Obciążenie procesora węzła podczas pracy nie większe niż 1%
David Johnson, Ntsibane Ntlatlapa, and Corinna Aichele, A simple pragmatic approach to mesh routing using BATMAN batmand w wersji 0.3-alpha sied testowa złożona z 49 węzłów przepustowośd 1,38 Mb/s zależna od odległości między węzłami od 0,7 Mb/s (6,8 m) do 2,5 Mb/s (0,8 m) Sied testowa batman-advanced 0.2.1 4 węzły przepustowośd 3,85 Mb/s
sied kratowa oparta na protokole B.A.T.M.A.N.: oferuje przyzwoitą średnią przepustowośd zapewnia dobrą jakośd transmisji (małe opóźnienia i straty pakietów) przepustowośd jest zmienna w czasie charakterystyka medium bezprzewodowego zmiany w środowisku w którym działa sied protokół nie obciąża procesora sieci kratowe mają dużo więcej możliwości niż tradycyjne sieci bezprzewodowe protokół został stworzony do obsługi dużych sieci i pracy w trudnych warunkach
Wydajnośd protokołu B.A.T.M.A.N. i sieci kratowych
sieci kratowe mają wiele zalet łatwe w instalacji i utrzymywaniu odporne na awarie mnogośd zastosowao sieci kratowe jako sieci dostępowe przyszłości bezprzewodowy odpowiednik sieci LAN protokół B.A.T.M.A.N. pozwala na zadowalające korzystanie z zasobów sieci kratowej oraz zapewnia dostęp do sieci zewnętrznych zmniejsza przepustowośd sieci w odniesieniu do tradycyjnych sieci IEEE 802.11 (o prawie 80%) jednak daje nam dużo nowych możliwości cel pracy został zrealizowany
Pytania?