Impacto da utilização de técnicas de amostragem na caracterização de fluxos de tráfego

Abstract

The constant development of the Internet and underlying transmission technologies, together with the increasing popularity of provided services, such as multimedia applications and applications using P2P technologies, are contributing to the continuous growth of the network traffic in volume and diversity. To be able to handle such amount of data while assuring the quality and operation of provided services, traffic-measuring tools are required to implement mechanisms that scale and have a minimum interference on the normal network behaviour. One of the most common solutions for this purpose involves the implementation of measurement techniques based on traffic sampling. These techniques aim to provide accurate estimations of traffic behaviour and characteristics by processing fractions of the original network traffic. Another fundamental area of traffic monitoring concerns the traffic classification and characterization, as it supports important tasks such as resource allocation, planning and management, security and quality of service. Attending to this, added up to the mentioned growth in traffic volumes, it is likely that traffic classification and characterization will be increasingly supported by traffic sampling mechanisms. This work aims to study the impact of traffic sampling mechanisms on the accuracy of traffic flows characterization. This was carried out through the application of classical and adaptive traffic sampling techniques to real traffic traces, which were captured in different real scenarios and opened to public access. The resulting sampled data is then organized under the form of flow records, which are then classified according to their transport and application protocols. The performance of the distinct traffic sampling techniques in enabling a correct characterization of traffic flows was then assessed taking into account multiple metrics applied to the flow records of sampled traffic, compared to the metrics of the full original traffic.

O constante desenvolvimento das tecnologias relacionadas com a Internet e transmissão de dados, juntamente com a crescente popularidade de serviços fornecidos, como aplicações multimédia e aplicações que utilizam tecnologias P2P, contribuem para um contínuo crescimento quer da diversidade do tráfego quer do volume de dados que circulam nas redes. Para permitir lidar com tais quantidades de dados e ao mesmo tempo garantir a qualidade e o funcionamento dos serviços prestados, as ferramentas de medição de tráfego necessitam de implementar mecanismos escaláveis e de interferir o mínimo possível no comportamento normal da rede. Uma das soluções mais comuns envolve a implementação de técnicas de medição baseadas em amostragem de tráfego. Estas técnicas têm como objectivo proporcionar estimativas precisas do comportamento do tráfego e suas características através do processamento de fracções do tráfego real. Outra área fundamental da monitorização de tráfego refere-se à sua classificação e caracterização. Esta suporta tarefas importantes, tais como a alocação de recursos, o planeamento e gestão, a segurança e a qualidade de serviço. Dada a importância desta área adicionado ao mencionado facto do crescimento dos volumes de tráfego, os mecanismos de classificação e caracterização conjugados com mecanismos de amostragem de tráfego constituem um possível cenário cuja adopção futura é tida não só como útil mas também como necessária. Através da realização deste trabalho, pretende-se contribuir para o estudo do impacto dos mecanismos de amostragem de tráfego na acurácia da caracterização de fluxos de tráfego de rede. Para isso, foram aplicadas técnicas clássicas de amostragem e amostragem adaptativa a colectas de tráfego reais, capturados em diferentes cenários e disponíveis para acesso ao público. Os conjuntos de dados resultantes foram então organizados sob a forma de registos de fluxos e classificados de acordo com o protocolo de transporte e protocolo aplicacional. O desempenho das diferentes técnicas de amostragem em sustentarem a correcta caracterização de fluxos de tráfego foi avaliado tendo em conta um conjunto de métricas aplicadas aos registos de fluxos do tráfego amostrado, comparando-as com as métricas do tráfego total original.