Бельков Д.В., Едемская Е.Н.
Донецкий национальный технический
университет
Исследование UDP-трафика в сети с GPRS-доступом
Целью
данной работы является
исследование структуры сетевого трафика,
направленное на выявление его характерных особенностей. Изучается один из
основных сетевых процессов – процесс RTT-задержки, который служит для получения
информации о состоянии сети методом “черного ящика”, когда через сеть
пропускается последовательность пакетов, и на основании времени их прохождения до
удаленного узла и обратно делаются выводы о загрузке сети. В работе решаются
следующие задачи: оценивается плотность распределения, автокорреляционная
функция (АКФ) изучаемого временного ряда, определяется степень фрактальности (показатель
Херста). В исследовании использована программы Statistica и Fractan 4.4. Для изучения выбрана реализация
сетевого трафика [1], полученная в
университете города Наполи (Италия). Измерения проводились каждые 10
миллисекунд, получено свыше 3000 отсчетов. Измерялась задержка UDP-пакетов объемом 512 байт. Отправитель имел GPRS-доступ и операционную систему Windows32, на стороне получателя - 100 Mbps Ethernet,
операционная система Linux, скорость
передачи 100 pps. Изучаемый временной ряд (UDP_d512) показан на рисунке 1. Нижний уровень задержки соответствует
отсутствию очереди.
Рисунок 1 - Задержка при передаче пакетов объемом 512
байт
Оценка
плотности распределения выполнена
на основании гистограмм относительных частот, показанных
на рисунке 2. Изучаемые ряды не подчиняются нормальному распределению.
Рисунок 2 - Плотность распределения временного ряда UDP_d512
Вычисление АКФ выполнено с помощью
программы Fractan 4.4 по формуле 
, где 
- выборочное среднее
ряда X, 
- выборочная
дисперсия ряда X, k=0,1,... Автокорреляционная функция временного ряда приведена
на рисунке 3.
Рисунок 3 - АКФ временного
ряда UDP_d512
Показатель Херста H является мерой
устойчивости статистического явления или мерой длительности долгосрочной зависимости процесса. Значение H=0,5 указывает на отсутствие долгосрочной зависимости. При 0£H<0,5 временной ряд является трендонеустойчивым (антиперсистентным). Он
более изменчив, чем случайный ряд, поскольку состоит из частых реверсов спад-подъем.
При 0,5<H£1 ряд трендоустойчив. Для определения значения H в
работе используется алгоритм R/S-анализа временных рядов, реализованный в программе
Fractan. На рисунке 4 показан результат R/S-анализа для
процесса задержки пакетов объемом 512 байт. Показатель Херста равен 0,33.
Рисунок 4 - Результат R/S-анализа
временного ряда UDP_d512
В работе исследован UDP-трафик в сети с GPRS-доступом. Получены следующие результаты: изучаемый
временной ряд задержки UDP-пакетов
объемом 512 байт не подчиняется нормальному распределению. Ряд является
антиперсистентным и не имеет устойчивой долгосрочной зависимости.
Перспективным направлением дальнейших
исследований являются изучение структуры трафика мобильных и беспроводных сетей
Литература
- Network tools and traffic traces. [Электронный ресурс], 2007. – Режим доступа: http://www.grid.unina.it/Traffic/Traces/ttraces.php