چکیده

تفکیک و دسته بندی جریان های ترافیکی کاربردهای مختلفی در شبکه های کامپیوتری به ویژه در بحث مدیریت ترافیک و اولویت بندی جریان های ترافیکی دارد و عمدتا بر اساس مشخصه های جریان های ترافیکی مانند آدرس مبدأ و مقصد و شماره ی درگاه و یا محتویات بسته و الگوریتم های یادگیری ماشین انجام می شود. جریان ها و برنامه های کاربردی با توجه به هدفی که در تفکیک وجود دارد دسته بندی می شوند. مبحث ازدحام و چگونگی کنترل آن از مهمترین چالش ها در زمینه ی شبکه می باشد. راهکارهای بسیاری برای پیشگیری و برخورد مناسب با ازدحام ارائه شده است تا بهره وری شبکه در حالت بیشینه باشد.

معماری کنونی TCP/IP در حالت ازدحام نوعا به ضرر جریان های کوچک عمل می کند به گونه ای که این جریان ها در رقابت با جریان های بزرگ بر سر منابع شبکه بازنده هستندو به نسبت اندازه ای که دارند بسته های بیشتری را از دست می دهند در حالی که معمولا جریان های کوچک به نرخ بالای حذف بسته ها حساس ترند. شناسایی دقیق و برخورد خاص با بسته های جریان های بزرگ(مانند مسیریابی مجدد،جلوگیری و مدیریت اولویت بندی) ضمانتی قوی برای کارآیی بهتر شبکه و رضایت کاربران ایجاد می کند. ساختارهای متعدد مدیریت صف برای حل این موضوع ارائه شده که در این ساختارها مبنا بر این گذاشته شده است که مسیریاب ها اندازه ی جریان را نگهداری می کنند در حالی که این عمل سربار زمانی و توانی زیادی را تحمیل می کند تا جایی که پیاده سازی این ساختارها را در اکثر موارد غیر عملی می سازد.

در این پروژه ما سعی خواهیم کرد روشی مناسب برای تفکیک جریان های ترافیکی بر مبنای اندازه ی جریان و بر اساس ویژگی های آماری ارائه و توسعه دهیم به گونه ای که به کمک آن بتوانیم بسته های موجود در شبکه را در رده ی جریان های متفاوت تفکیک کنیم. با تفکیک و برخورد متفاوت با این گونه جریان ها راه برای کنترل هدفمند و مؤثر ازدحام هموار خواهد شد.

کلمات کلیدی

کنترل ازدحام ، تفکیک جریان های ترافیکی ، دسته بندی ، شبکه های کامپیوتری

فهرست مطالب

1-مقدمه  1

1-1-تقسیم بندی مبحث تفکیک در ترافیک شبکه  2

1-1-1-دسته بندی ترافیک  3

1-1-2-شناسایی برنامه های کاربردی  3

1-2- روند و هدف پروژه  4

2- چالش های موجود در شناسایی،تفکیک و دسته بندی جریان ها و برنامه های کاربردی  7

2-1- سطح اطلاعات جمع آوری شده برای دسته بندی ترافیک یا شناسایی برنامه ی کاربردی  7

2-2- اندازه گیری منفعل در برابر فعال  9

2-3- رفتار کاربر در برابر ماشین  10

2-4- جمع بندی  12

3- کارهای پیشین  13

3-1- تکنیک های کلی تفکیک جریان  13

3-1-1- تحلیل مبتنی بر شماره ی درگاه  14

3-1-2- تکنیک مبتنی بر محتویات بسته  15

3-1-3- تحلیل مبتنی بر ویژگی های آماری  17

3-1-4- تکنیک های بر اساس یادگیری ماشین  18

3-1-5- روش های ترکیبی  22

3-2- روش های دسته بندی جریان ها  24

3-2-1- روش دسته بندی جریان ها بر اساس واکنش آن ها به سیاست های کنترل ازدحام  24

3-2-2- روش آماری بر اساس امضا به منظور دسته بندی ترافیک های IP  25

3-2-3- ACAS: ساخت اتوماتیک امضاهای برنامه های کاربردی  25

3-2-4- شناسایی دقیق برنامه های کاربردی شبکه  26

3-2-5- دسته بندی خودفراگیر ترافیک IP مبتنی بر ویزگی های آماری جریان  27

3-2-6- بررسی رابطه ی بین ویژگی های جریان  28

3-2-7- دسته بندی ترافیک در حین اجرا  30

3-2-8- دسته بندی ترافیک به وسیله ی ویژگی های آماری ساده ی اثر انگشت  31

3-2-9- نظارت به ترافیک در سطح برنامه کاربردی و تحلیل IPهای شبکه  32

3-2-10- BLINC: دسته بندی چند سطحی ترافیک در تاریکی  33

3-2-11- شناسایی و تفکیک ترافیک های همتا به همتا و وب در هسته ی شبکه  35

3-2-12- تشخیص سریع برنامه ی کاربردی  36

3-2-13- دسته بندی غیر لحظه ای/ بیدرنگ ترافیک با استفاده از یادگیری به صورت نیمه ناظر  37

3-2-14- خوشه بندی جریان با استفاده از تکنیک های یادگیری ماشین  38

3-2-15- مدل کردن و دسته بندی ترافیک با استفاده از طول قطار بسته ها و اندازه ی قطار بسته ها  38

3-2-16- شبکه عصبی بیز برای دسته بندی اینترنت  39

3-2-17- تحلیل مشخصات ترافیک اینترنت از دید جریان  40

3-3- جمع بندی  41

4- روش پیشنهادی  43

4-1- گام نخست: یافتن رفتار یا ویژگی مشترک بین جریان های بزرگ  47

4-2- گام دوم: یررسی تاثیر برخورد شدیدتر با جریان های بزرگ با رفتار رگباری  52

4-2-1- سناریوهای آزمون  54

4-2-2- معیار ارزیابی  56

4-2-3- نتایج شبیه سازی  57

4-3- گام سوم: ارائه الگوریتم تفکیک جریان های بزرگ و کوچک بدون استفاده از سرآیند بسته ها  60

4-3-1-مراحل الگوریتم تفکیک کننده ی پیشنهادی  65

4-3-2- روند نمای الگوریتم تفکیک کننده ی جریان پیشنهادی  75

4-4- گام چهارم: انتخاب پارامترها و تعیین حدود آستانه  76

4-4-1- جستجوی تپه نوردی  77

4-4-2- الگوریتم تپه نوردی  78

4-4-3- مشکلات الگوریتم تپه نوردی  79

4-5- جمع بندی  79

5- نتایج  81

5-1- ارزیابی دقت الگوریتم پیشنهادی  81

5-2- نتایج حاصل از الگوریتم بر روی ترافیک دانشکده  82

5-3- نتایج حاصل الگوریتم بر روی ترافیک MAWI  83

5-4- متوسط دقت تفکیک کننده ی پیشنهادی  85

5-5- تاثیر الگوریتم تفکیک جریان بر روی کنترل ازدحام  86

6- نتیجه گیری و کارهای آینده  94

6-1- نتیجه گیری  94

6-2- کارهای آینده  95

مراجع  96

فهرست جدول ها

جدول 2-1: رابطه ی بین مجموعه های داده ی مختلف و سطح مختلف ویژگی ها و اطلاعات  9

جدول3-1: ویژگی های پیشنهادی در [25]  21

جدول3-2: مزایا و معایب روش های کلی تفکیک جریان  42

جدول4-1: ضریب همبستگی بین پارامترهای مختلف جریان[37]  51

جدول4-2: ضریب همبستگی بین پارامترهای مختلف جریان های دانشکده  51

جدول4-3: مقایسه ی نتایج میانگین زمان تکمیل جریان های بزرگ و کوچک در مکانیزم های صف مختلف  59

جدول4-4: نتایج حاصل برای دقت تعلق بسته های مجموعه به هر جریان  64

جدول5-1: نتایج الگوریتم تفکیک کننده پیشنهادی روی ترافیک دانشکده کامپیوتر دانشگاه صنعتی شریف  83

جدول5-2: نتایج الگریتم تفکیک کننده پیشنهادی بر روی ترافیک MAWI  84

جدول5-3: ارزیابی تفکیک کننده ی پیشنهادی بر روی ترافیک های مختلف  85

جدول5-4: مقایسه نتایج میانگین زمان تکمیل جریانه ای بزرگ و کوچک در مکانیزم های صف مختلف  91

فهرست شکل ها

شکل 3-1: محتویات و سرآیند بسته های مورد استفاده ی تفکیک جریان  17

شکل 4-1:نمودار ارسال در پیوند ارتباطی MAWI در سال 2011  48

شکل 4-2: نمودار ارسال در پیوند ارتباطی MAWI در سال 2012   48

شکل 4-3: ماهیت رگباری جریان های تفکیک شده بر اساس حد آستانه ی اندازه  52

شکل 4-4: همبندی شبیه سازی با ابزار NS-2 برای مشاهده تاثیر برخورد شدیدتر با جریان ها  56

شکل 4-5: میانگین زمان تکمیل جریان های کوچک در سناریوی1  57

شکل 4-6: میانگین زمان تکمیل جریان های بزرگ در سناریوی1  58

شکل 4-7: میانگین زمان تکمیل جریان های کوچک در سناریوی2  59

شکل 4-8: میانگین زمان تکمیل برای جریان های بزرگ در سناریوی2  59

شکل 4-9: نمودار زمان رسیدن بسته ها در دنباله ی ترافیکی MAWI در سال 2012  62

شکل 4-10: شکل گرافیکی مفاهیم مجموعه و سر مجموعه در بسته های ارسالی  66

شکل 4-11: شکل گرافیکی حد آستانه ی بین جریان های کوچک و بزرگ  68

شکل 4-12: نمودار توزیع تجمعی Ci برای جریان های بزرگ و کوچک در ترافیک دانشکده کامپیوتر  69

شکل 4-13: نمودار توزیع تجمعی Ci برای جریان های بزرگ و کوچک در ترافیک پیوند ارتباطی MAWI  69

شکل 4-14: شکل گرافیکی حد آستانه ی زمان ارسال بسته ها در رده های جریانی کوچک و بزرگ  72

شکل 4-15: نمودار توزیع تجمعی Pi برای جریان های بزرگ و کوچک در ترافیک دانشکده کامپیوتر  72

شکل 4-16: نمودار توزیع تجمعی Pi برای جریان های بزرگ و کوچک در ترافیک پیوند ارتباطی MAWI   73

شکل 5-1: همبندی استفاده شده در NS-2 برای شبیه سازی تفکیک کننده ی پیشنهادی  88

شکل5-2: چگونگی عملکرد تفکیک کننده ی پیشنهادی در مسیریاب  88

شکل5-3: میانگین زمان تکمیل ارسال جریان های کوچک در سناریوی 1 شبیه سازی  89

شکل5-4: میانگین زمان تکمیل ارسال جریان های بزرگ در سناریوی 1 شبیه سازی  89

شکل5-5: میانگین زمان تکمیل ارسال برای جریان های کوچک در سناریوی 2  90

شکل5-6: میانگین زمان تکمیل ارسال برای جریان های بزرگ در سناریوی 2  90

شکل5-7: میانگین زمان تکمیل جریان های بزرگ در مکانیزم های صف مختلف  92

شکل5-8: میانگین زمان تکمیل جریان های کوچک در مکانیزم های صف مختلف  92


مقطع : کارشناسی ارشد

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید