ΕΛ/ΛΑΚ | creativecommons.gr | mycontent.ellak.gr |
6ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Ανοικτών Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση
Μάθε για το ελεύθερο λογισμικό!
freedom

WiFiMon: Παρακολούθηση της απόδοσης δικτύων Wi-Fi από την πλευρά του τελικού χρήστη

Του Νίκου Κωστόπουλου

Σε αυτό το άρθρο, θα παρουσιάσουμε έναν οδηγό για το WiFiMon, το οποίο αναπτύσσεται στο πλαίσιο του προγράμματος GN4-3 και παρέχεται ως υπηρεσία από το πανευρωπαϊκό δίκτυο GÉANT. Το άρθρο περιλαμβάνει σύντομη περιγραφή της λειτουργίας του WiFiMon και των βασικών χαρακτηριστικών του, οδηγίες εγκατάστασης και χρήσιμους συνδέσμους.

Τι είναι το WiFiMon

Το WiFiMon είναι λογισμικό ανοιχτού κώδικα που παρέχει μεθόδους για την αξιολόγηση της απόδοσης δικτύων Wi-Fi. Σκοπός του είναι να υποστηρίξει διαχειριστές δικτύων στον εντοπισμό τμημάτων των δικτύων τους που δεν αποδίδουν στον αναμενόμενο βαθμό.

Το WiFiMon συνδυάζει δύο είδη μετρήσεων: (i) crowdsourced μετρήσεις και (ii) μετρήσεις από hardware probes. Οι crowdsourced μετρήσεις λαμβάνονται από τους τελικούς χρήστες του δικτύου Wi-Fi και αποσκοπούν στην αξιολόγηση της απόδοσης του δικτύου από την πλευρά του τελικού χρήστη, ο οποίος μπορεί να βρεθεί σε πολυάριθμα σημεία εντός του δικτύου. Αντίθετα, οι μετρήσεις από hardware probes μετρούν την απόδοση από σταθερά σημεία εντός του δικτύου Wi-Fi, παρέχοντας έναν τρόπο για την επαλήθευση της ακρίβειας των crowdsourced μετρήσεων.

Μέσω των crowdsourced μετρήσεων, αλλά και των μετρήσεων από τα hardware probes, το WiFiMon συγκεντρώνει αποτελέσματα για το download throughput, το upload throughput και το HTTP Round-Trip Time. Επιπρόσθετα, από τις κάρτες δικτύου των hardware probes, το WiFiMon συγκεντρώνει δεδομένα, όπως signal strength, bit rate και link quality.

Σε δίκτυα IEEE 802.1X, π.χ. eduroam, το WiFiMon παρέχει επιπρόσθετες δυνατότητες στους διαχειριστές των δικτύων. Συγκεκριμένα, το WiFiMon συσχετίζει τα αποτελέσματα των μετρήσεων που λαμβάνει από τις τελικές συσκευές του δικτύου Wi-Fi με πληροφορίες που είναι διαθέσιμες από τα logs των εξυπηρετητών RADIUS και DHCP του δικτύου. Κατά συνέπεια, η αξιολόγηση της απόδοσης του δικτύου Wi-Fi μπορεί να γίνει με μεγαλύτερη ακρίβεια, π.χ. καθίσταται δυνατή η καταγραφή του throughput ανά Access Point στο δίκτυο.

Βασικά χαρακτηριστικά του WiFiMon

Βασική ιδέα του WiFiMon είναι η καταγραφή της απόδοσης δικτύων Wi-Fi από την πλευρά του τελικού χρήστη. Το WiFiMon διαφοροποιείται από παρόμοια εργαλεία παρακολούθησης δικτύων Wi-Fi, καθώς χρησιμοποιεί κατάλληλη τεχνολογία για την πυροδότηση μετρήσεων χωρίς τη διαμεσολάβηση του τελικού χρήστη. Συγκεκριμένα, το WiFiMon δεν απαιτεί την εγκατάσταση λογισμικού στη συσκευή του τελικού χρήστη ούτε τη χειροκίνηση πυροδότηση μετρήσεων, όπως σε παρόμοια εργαλεία, π.χ. Speedtest της Ookla (https://www.speedtest.net/). 

Επιπρόσθετα, το WiFiMon χρησιμοποιεί κατάλληλα εργαλεία ανοιχτού κώδικα, ώστε να πραγματοποιεί active monitoring στα δίκτυα Wi-Fi, χωρίς την κατασπατάληση του διαθέσιμου εύρους ζώνης. Τα εργαλεία αυτά είναι τα ακόλουθα:

Τέλος, το WiFiMon περιλαμβάνει μηχανισμούς για την ασφαλή ανταλλαγή και αποθήκευση ευαίσθητων πληροφοριών, π.χ. διευθύνσεις IP και MAC των τελικών χρηστών ή μεταφορά πληροφοριών από τα RADIUS και DHCP logs.

Components του WiFiMon

Το WiFiMon αποτελείται από τα ακόλουθα components:

  • WiFiMon Software Probes: Οι συσκευές των τελικών χρηστών από τις οποίες λαμβάνονται οι crowdsourced μετρήσεις.
  • WiFiMon Hardware Probes: Οι συσκυές που παρακολουθούν την απόδοση του δικτύου Wi-Fi από σταθερά σημεία.
  • WiFiMon Test Server: Ο εξυπηρετητής ως προς τον οποίο πραγματοποιούνται οι μετρήσεις από τα WiFiMon Software Probes και τα WiFiMon Hardware Probes.
  • WiFiMon Analysis Server: Ο εξυπηρετητής που λαμβάνει τα αποτελέσματα των μετρήσεων, καθώς και πληροφορίες διαθέσιμες από τους εξυπηρετητές RADIUS και DHCP, τις επεξεργάζεται, τις συσχετίζει μεταξύ τους και τις αποθηκεύει. Τέλος, ο WiFiMon Analysis Server παρέχει κατάλληλες οπτικοποιήσεις των αποτελεσμάτων προς τους διαχειριστές του δικτύου Wi-Fi.

Βασική λειτουργία του WiFiMon

Η βασική λειτουργία του WiFiMon παρουσιάζεται στο ακόλουθο σχήμα. Απαραίτητη προϋπόθεση για την πραγματοποίηση μετρήσεων με το WiFiMon είναι ο διαχειριστής του δικτύου Wi-Fi να εισαγάγει μερικές γραμμές HTML σε μία δημοφιλή ιστοσελίδα που βρίσκεται υπό τη διαχείρισή του. Τέτοιες ιστοσελίδες μπορεί να είναι η βασική ιστοσελίδα του Πανεπιστημίου εάν πρόκειται για campus network ή η ιστοσελίδα με το πρόγραμμα παρουσιάσεων ενός συνεδρίου για συνεδριακούς χώρους. Τελικές συσκευές, εντός του δικτύου Wi-Fi υπό αξιολόγηση, που επισκέπονται την ιστοσελίδα αυτή, δηλαδή τα WiFiMon Software Probes και WiFiMon Hardware Probes, κατεβάζουν τις γραμμές HTML που έχουν προστεθεί στην ιστοσελίδα και, αυτόματα, πυροδοτούν μετρήσεις προς το WiFiMon Test Server. Στη συνέχεια, κατεβάζουν μικρές εικόνες ή αρχεία, πραγματοποιούν υπολογισμούς για το πόσο γρήγορα μεταφέρθηκαν τα δεδομένα και αποστέλλουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων στον WiFiMon Analysis Server. Σε αυτόν τον εξυπηρετητή, τα αποτελέσματα των μετρήσεων συσχετίζονται με πληροφορίες διαθέσιμες από τους εξυπηρετητές RADIUS και DHCP του δικτύου. Τέλος, τα αποτελέσματα παρέχονται οπτικοποιημένα προς τους διαχειριστές του δικτύου Wi-Fi.

(πηγή: http://dl.ifip.org/db/conf/wons/wons2021/1570695031.pdf)

Screenshots από το UI του WiFiMon

Στην παρακάτω εικόνα απεικονίζονται στατιστικά για το σύνολο των μετρήσεων που έχει επεξεργαστεί ο WiFiMon Analysis Server κατά τη διάρκεια μίας ημέρας:

Στην ακόλουθη εικόνα παρουσιάζονται αποτελέσματα από crowdsourced μετρήσεις στο δίκτυο Wi-Fi:

Τέλος, στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζονται δεδομένα που έχουν ληφθεί από WiFiMon Hardware Probes:

Εγκατάσταση του WiFiMon

Η εγκατάσταση του WiFiMon Analysis Server μπορεί να πραγματοποιηθεί με τρεις διαφορετικούς τρόπους:

Για τον πρώτο και τρίτο τρόπο εγκατάστασης, προτείνονται εξυπηρετητές με τουλάχιστον 4 cores, 8 GB RAM και 50 GB ελεύθερο αποθηκευτικό χώρο. Η εγκατάσταση του WiFiMon Analysis Server έχει δοκιμαστεί σε Ubuntu 18.04 και 20.04, καθώς και σε Debian 9 και 10.

Οδηγίες για την εγκατάσταση των υπόλοιπων components του WiFiMon είναι διαθέσιμες στον ακόλουθο σύνδεσμο: https://wiki.geant.org/display/WIF. Ο WiFiMon Test Server μπορεί να εγκατασταθεί σε ένα απλό μηχάνημα, π.χ. 2 cores και 2 GB RAM. Απαραίτητη προϋπόθεση για τον εξυπηρετητή αυτόν είναι να βρίσκεται σχετικά κοντά στο υπό αξιολόγηση δίκτυο, ώστε να ελαχιστοποιείται το Round-Trip Time ανάμεσα στις συσκευές και τον WiFiMon Test Server, το οποίο συμπεριλαμβάνεται στα αποτελέσματα των μετρήσεων.

Για τη διευκόλυνση της εγκατάστασης των WiFiMon Hardware Probes, παρέχονται έτοιμα images στις οδηγίες εγκατάστασης του WiFiMon. Τα images αυτά αφορούν Raspberry Pi, έκδοσης 3 και 4.

Χρήσιμοι Σύνδεσμοι

Leave a Comment