Исследование сетевого трафика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование сетевого трафика

сетевой трафик данные matlab протокол самоподобие

Мирзакулова Шарафат Абдурахимовна

Основное влияние на показатели QoS в IP-сетях оказывают протоколы транспортного уровня TCP и UDP. Статистический анализ трафика в современных IP-сетях показывает, что переход к мультисервисным IP-сетям обусловил рост доли трафика UDP по сравнению с трафиком TCP в связи с ростом приложений реального времени. Появилась проблема самоподобия, о чем свидетельствуют многочисленные исследования.

Основное влияние на показатели QoS в IP-сетях оказывают протоколы транспортного уровня TCP и UDP. Статистический анализ трафика в современных IP-сетях показывает, переход к мультисервисным IP-сетям обусловил рост доли трафика UDP по сравнению с трафиком TCP в связи с ростом приложений реального времени. При этом ряд проблем, связанных с задачей обеспечения качества обслуживания приложений, использующих протокол UDP стоит остро. При этом трафик мультисервисной сети состоит в основном из классов: реального времени, потоковый и эластичный.

Цель статьи - исследовать сетевой трафик данных в пакете прикладных программ Matlab.

Измеренный сетевой трафик на магистрали Интернет провайдера с помощью программы-сниффер Wireshark в течение пяти часов показал, что поток пакетов протокола UDP составил 250567 пакетов. Доля пакетов UDP составила 89,95%. Для достижения цели однородный трафик пакетов UDP был внесен среду Matlab, в которой и были вычислены вероятностно-временные характеристики распределения интервалов: математическое ожидание - 0,0021; дисперсия - 0,000646; среднеквадратическое отклонение - 0,0254 и коэффициент вариации - 12,09.

На основании вычисленных значений числовых характеристик случайной величины видно, что измеренный трафик не обладает свойствами простейшего (пуассоновского) потока пакетов. Для простейшего потока интервал между поступающими заявками имеет экспоненциальное распределение. Особенностью экспоненциального распределения является то, что его числовой показатель математического ожидания равен значению среднеквадратического отклонения и коэффициент вариации не превышает единицу. Следовательно, измеренный трафик не является простейшим.

Интенсивность поступления пакетов UDP показана на рисунке 1, на котором видно, что интенсивность числа пакетов изменяется в широких пределах, в этом ряде присутствует большое количество всплесков нагрузки, что может привести к ухудшению характеристик сети: могут увеличиться потери, задержки при их обработке и джиттер.

Рис. 1 - Интенсивность поступления пакетов UDP

Осуществим исследование плотности распределения пакетов UDP в среде Matlab. На рисунке 2 (начало) и рисунке 3 (продолжение) представлена плотность распределения интервалов.

Рис. 2 - Плотность распределения пакетов (начало)

Рис. 3 - Плотность распределения пакетов (продолжение)

Продолжим исследование на наличие свойств самоподобия (сохранения поведения при рассмотрении в разном масштабе). При этом масштабируемой величиной является время.

Самоподобие какого-либо процесса (явления) можно трактовать как инвариантность к изменениям масштаба или размера. В [1] описано, что реальные случайные процессы сохраняют свойство самоподобия только до определенного предела. Этот предел или мера статистической устойчивости процесса при многократном масштабировании определяется параметром Херста. Случайный процесс x(t) является статистически самоподобным с параметром Херста H (0,5 ? H ? 1), если для любого вещественного значения a > 0 процесс  обладает теми же статистическими характеристиками, что и сам процесс x(t):

(1)

где а - параметр масштаба;  - математическое ожидание.

Чем больше Н, тем дольше сохраняется свойство самоподобия при многократном масштабировании. При Н=0,5 это свойство отсутствует.

Для оценивания параметра Хэрста по экспериментальным данным можно использовать выражение, вытекающее из (2):

(2)

На рисунках 4 представлена зависимость от . При этом самая нижняя кривая черного цвета получена пакетом Matlab теоретическая (идеальная), за ней следует экспериментальная зеленого цвета (измеренный UDP) и далее для сравнения реализации при различных параметрах Н. На рисунке 5 это же представлено в 3D формате.

Рис. 4 - Зависимость от

Рис. 5 - Зависимость от  в 3D формате.

Выводы

Основное влияние на показатели QoS в IP-сетях оказывают протоколы транспортного уровня TCP и UDP. Переход к мультисервисным IP-сетям обусловил рост доли трафика UDP.

Определен уровень самоподобия трафика UDP Н=0,95.

Показано, что чем больше Н, тем дольше сохраняется свойство самоподобия при многократном масштабировании.

Литература

1. Столлингс В. Современные компьютерные сети. - СПб., 2003. -783 с.

Размещено на Allbest.ru