Reproducción de tráfico gigabit en un testbed de emulación de internet a través de Netfpga

Abstract

La reproducción de tráfico capturado en el internet es utilizada para evaluar la operación de aplicaciones, protocolos y dispositivos de comunicaciones por parte de administradores de red e investigadores alrededor del mundo. Existen diversos programas que generan tráfico sintético pero que, al operar a nivel de capa de aplicación, están sujetos a errores en los tiempos de envío de los paquetes generados por las interrupciones de procesos que continuamente realiza el sistema operativo.

En este proyecto se utiliza una alternativa de reproducción de tráfico que elude los errores de generación de paquetes a través del software de aplicación y delega esa tarea al hardware de red. Para ello se configuró un testbed de red basado en Linux que opera a 1Gbps en donde se inyecta tráfico a través de la plataforma NetFPGA a nivel de hardware. El tráfico inyectado es tomado de una traza almacenada en un archivo PCAP. La traza reproducida por la NetFPGA fue nuevamente capturada por tcpdump con el fin de determinar las diferencias entre lo reproducido y la versión original del tráfico. Este mismo ejercicio se realizó con la herramienta de software más conocida para reproducción de tráfico, denominada tcpreplay.

Se evidenció que la NetFPGA por su arquitectura y operación a nivel de hardware logra una variación mínima (del orden de nanosegundos) y constante entre la traza original y la reproducida demostrando la efectividad de la reproducción de tráfico a alta velocidad. Por su parte, tcpreply muestra variaciones mayores y distribuidas uniformemente a lo largo de varios milisegundos. Esto implica, para el caso de tcpreply, reducciones en el ancho de banda diferente a lo que sucede con NetFPGA. Como resultado del proyecto, se logra demostrar que la generación del tráfico a través de herramientas de software no logra igualar las características de las trazas originales capturadas en el internet. El uso de la plataforma NetFPGA para reproducir tráfico directamente desde el hardware logra mantener las características y tiempo de envío de los paquetes establecidos en las trazas originales.