Разработка метода оценки параметров качества обслуживания НТТР-трафика в мультисервисных сетях доступа

• Автор: Пилюгин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ тенденций развития мультисервисных сетей доступа и аналитических моделей веб-трафика

1.1. Анализ тенденций развития технологий сетей доступа

1.1.1. Тенденции развития Ethernet

1.1.2. Тенденции развития xDSL, FTTx + GPON

1.1.3. Тенденции развития DOCSIS

1.2. Анализ тенденций изменения трафика в сетях доступа с учётом WEB2.

1.2.1. Переход к динамическим веб-страницам - AJAX

1.2.2. Распространение информации - веб-синдикация

1.2.3. Развитие создаваемых пользователями веб-ресурсов

1.2.4. Создание веб-сервисов с помощью перекрёстных источников информации
1.2.5. Внедрение онлайн-приложений
1.2.6. Другие факторы изменения трафика в сетях доступа
1.3. Особенности передачи данных приложений средствами протокола TCP
1.4. Особенности передачи данных приложений средствами протокола UDP
1.5. Сравнительный анализ моделей ТСР-трафика
1.6. Сравнительный анализ моделей НТТР-трафика
1.7. Анализ моделей самоподобного трафика
1.8. Постановка задачи
Выводы
Глава 2. Разработка методики сбора и обработки статистических данных для анализа характера НТТР-трафика
2.1. Задачи анализа НТТР-трафика при различных уровнях детализации
2.2. Аналитическое сравнение различных инструментов мониторинга и исследования сетевого трафика
2.3. Методика сбора и обработки статистических данных
2.3.1. Принципиальное описание методики
2.3.2. Логическая схема обработки статистических результатов
2.3.3. Техническая реализация и измерительный стенд
2.4. Анализ обобщённых статистических результатов
2.5. Анализ детальных статистических характеристик НТТР-трафика
2.5.1. Исследование интенсивности организации TCP-сессий
2.5.2. Исследование распределения количества HTTP-запросов в рамках ТСР-сессии
2.5.3. Исследование распределения временного интервала между запросами в рамках ТСР-сессии
2.5.4. Исследование распределения размера HTTP-запросов
2.5.5. Исследование распределения размера HTTP-ответов
Выводы
Глава 3. Разработка имитационной модели и исследование параметров качества обслуживания НТТР-трафика в сети доступа
3.1. Обшие сведения
3.2. Сравнительный анализ комплексов имитационного моделирования НТТР-трафика
3.3. Описание структуры, функциональных блоков и алгоритма работы имитационной модели
3.3.1. Управляющий скрипт имитационной модели: функциональные блоки, алгоритм, листинг

3.3.2. Модуль генерации псевдослучайных чисел
3.3.3. Модуль обработки взаимодействия по протоколу TCP (FullTCP)
3.3.4. Модуль обработки НТТР-трафика
3.4. Описание исходных данных для имитационной модели
3.5. Верификация имитационной модели
3.5.1. Сравнение имитационной модели со стандартными моделями М/М/1/100 и M/D/1/oo
3.6. Сравнительный анализ имитационной модели НТТР-трафика и модели M/M/1/R..
3.7. Выявление значимого фактора отличия характеристик имитационной модели от модели M/M/1/R
3.8. Анализ характера распределения времени задержки НТТР-пакета в очереди опорного маршрутизатора
3.9. Исследование характеристик качества обслуживания при переменной интенсивности НТТР-трафика
3.9.1. Зависимость характеристик качества обслуживания от параметров равномерного распределения вторичного потока ТСР-сессий
3.9.2. Зависимость характеристик качества обслуживания от параметра зависимого соотношения первичного и вторичного потока ТСР-сессий
3.9.3. Зависимость характеристик качества обслуживания от параметра интенсивности первичного потока ТСР-сессий
Выводы
Глава 4. Разработка аналитического метода оценки параметров качества обслуживания НТТР-трафика
4.1. Общие сведения
4.2. Анализ структуры и параметров НТТР-трафика
4.2.1. Анализ модели маршрутизатора
4.2.2. Анализ параметров потока НТТР-трафика
4.2.3. Анализ параметров обслуживания НТТР-трафика
4.3. Построение и анализ модели обслуживания НТТР-трафика
4.3.1. Исследование модели в нестационарном режиме
4.3.2. Анализ модели в стационарном режиме
4.4. Исследование обслуживания НТТР-трафика с помощью моделей с групповым поступлением заявок
4.4.1. Исследование потока с учётом группировки НТТР-пакетов
4.4.2. Метод расчёта задержки пакетов в очереди маршрутизатора на основе модели Мм/М/1/оо
4.4.3. Метод расчёта задержки пакетов в очереди маршрутизатора на основе модели Mw/D/l/oo
4.5. Исследование модели с учётом самоподобных характеристик НТТР-трафика
Выводы
Заключение
Литература
Приложение 1. Листинги и запросы Главы
Приложение 2. Листинги и алгоритмы Главы
Приложение 3. Листинги Главы
Приложение 4. Акты внедрения и реализации результатов диссертационной работы
Список сокращений
БД - база данных;
ПО — программное обеспечение;
ТфОП - телефонная сеть общего пользования;
ЦАЛ - цифровая абонентская линия;
ШПД - широкополосный доступ;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина;
ADSL - asymmetric digital subscriber line;
AJAX - asynchronous javascript and XML;
API - application programming interfaces;
DDoS - distributed denial of service;
DHTML - dynamic HTML;
DOCSIS - data over cable service interface specification; DSL - digital subscriber line;
DSLAM - digital subscriber line access multiplexer;
ESP - encapsulating security payload;
FTTB - fiber to the building;
FTTC - fiber to the curb;
FTTCab - fiber to the cabinet;
FTTH - fiber to the home;
FTP - file transfer protocol;
GEM - gigabit encapsulation mode;
GPON - gigabit passive optical network;
HD - high definition;
HFC - hybrid fiber coax
HTTP - hypertext transfer protocol;
ICMP - internet control message protocol;
IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers; IMAP - internet message access protocol;
IPTV - internet protocol television;
JSON - javascript object notation;
OLT - optical line termination;
ONT - optical network termination;
OSI - open system interconnection;
P2P - peer-to-peer;

ница 10710 байт, СКО = 25032 байт) До 1 Кб - нет Свыше 1 Кб - Парето с параметром (а = 1.09)
Встроенные объекты Логнормальное (среднее = 7758 байт, СКО = 126128 байт)
Время реакции сервера гамма (среднее = 0,13 сек., СКО = 0,187 сек.) -
Количество объектов на страницу гамма (среднее = 5,55, СКО = 11,4) Среднее = 3, медиана =
Интервал времени между включенными объектами гамма (среднее = 0,86сек., СКО = 2,15 сек.) -
Время реакции пользователя Вейбулл (среднее = 39,5 сек., СКО = 92,6 сек.) Среднее = 1000 сек.
Количество последовательных GET Не кэшированных Логнормальное (среднее = 12,6, СКО = 21,6)
Кэширован- ных Геометрическое (среднее = 1,7, СКО= 1,7)
На фоне частных недостатков рассмотренных объектно-страничных моделей НТТР-трафика явно проявляется один общий - необходимость проводить анализ вплоть до разложения взаимодействий пользователя с веб-сервером на объекты. При этом необходимо учитывать особенности объекта, взаимосвязь объектов и веб-страниц, соотношение вебстраниц и ТСР-соединений, рассматривать кэширование объектов браузером пользователя. Всё это значительно осложняет анализ сеанса услуги доступа к веб-ресурсам. В случае увеличения числа пользователей до нескольких сотен, а скорости передачи веб-трафика до десятков Мбит/с, проводить частный анализ каждого веб-сеанса становится затруднительно, с точки зрения аппаратных и временных ресурсов. На первый план в такой ситуации выходит не взаимодействие единичного пользователя с веб-сервером, а суммарное влияние веб-трафика на сеть передачи данных и веб-ресурсы. Подход к описанию вебтрафика заменяется с объектно-страничного на сессионный, то есть основной единицей описания трафика становится транспортная ТСР-сессия.
Объектно-страничный подход в значительной степени использовался в прошлом, когда незначительные объёмы веб-трафика позволяли произвести разложение на страницы и объекты. С появлением НТТР/1.1, ориентированного на передачу большого объёма данных, и постепенным вытеснением стандартного наполнения веб-страниц динамическим содержанием, объектно-страничный подход рассмотрения трафика становится неэффективным. Объём данных не позволяет вести разложение на страницы и объекты, а фактор связи страницы и объектов становится незначительным. Отсюда следует, что рассмотренные модели, основанные на объектно-страничном подходе, не могут адекватно описать современный НТТР-трафик, для описания которого лучше подходит сессионный подход, основанный на независимых ТСР-сессиях.