Інформаційна технологія аналізу та прогнозування трафіку в комп’ютерних мережах

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розв’язанню важливого наукового завдання – розроблення моделі та методів прогнозування та перерозподілу трафіку з метою зменшення часових затримок передавання даних. У дисертації розроблено метод короткострокового прогнозування інтенсивності трафіку. Отриманий метод дає можливість передбачити завантаженість мережного обладнання комп`ютерної мережі. Завдяки удосконаленню методу маршрутизації трафіку, який забезпечує корекцію маршруту передавання даних, покращено вибір альтернативних шляхів передавання даних в залежності від прогнозованих раніше можливих перевантажень. Для зменшення втрат пакетів даних, набув подальшого розвитку метод перерозподілу значень трафіку, який забезпечує мінімізацію джиттера трафіку. Використання розробленого інструментарію дало змогу отримати адекватний прогноз завантаженості мережного обладнання комп`ютерних мереж. Диссертация посвящена решению важного научного задания – разработке модели и методов прогнозирования и перераспределения трафика с целью уменьшения временных задержек передачи данных. В диссертации разработан метод прогнозирования интенсивности трафика. Полученный метод дает возможность предсказать перегруженность узлового оборудования компьютерной сети. Благодаря усовершенствованию метода маршрутизации трафика данных, который обеспечивает коррекцию маршрута передачи данных, усовершенствовано выбор альтернативных путей передачи данных в зависимости от прогнозируемых ранее возможных перегрузок. Для уменьшения потерь пакетов данных, получил дальнейшее развитие метод перераспределения значений трафика, который обеспечивает минимизацию джиттера трафика компьютерной сети. Использование разработанного инструментария дает возможность получить адекватный прогноз загруженности узлового оборудования компьютерных сетей. This thesis aims to solve an important scientific problem — how to develop the model and the methods to forecast and redistribute traffic in order to reduce the time delays of data transmission. The first section of the thesis reviews the relevant literature and the information sources within the current state and the predicted development of computer networks and the growth of the data volume they transfer. The methods and the available tools and information technologies used to forecast and simulate traffic flows in computer networks were researched. The main advantages and disadvantages were identified. The second section deals with the problems related to the simulation of periodic processes in nonlinear systems, as well as the problems of construction and operation of such systems. Nonlinear differential equations of vibrating systems with one degree of freedom were studied. On the basis of findings, it was proposed to develop a model of the nonlinear vibrating system with one degree of freedom, where movement is described using a system of ordinary differential equations of the first order. The third section covers the implementation of the method of short-term traffic intensity forecasting and the improvement of the method of packets routing in the network equipment. The obtained short-term forecasting method gives an opportunity to predict the network equipment load with high probability. Since the method of traffic routing in the network equipment was improved and now provides for the correction of the data transmission route and reduces the load of the network equipment buffer, the procedure of automatic calculation and selection of alternative ways of data transmission in the computer network was enhanced, now considering the potential overloads forecasted earlier. To reduce the intensity of network equipment load in computer networks, as well as to reduce the loss of data packets, a method of traffic values redistribution was enhanced, based on the advanced information technology. It minimizes traffic jitter of the computer network by predicting the intensity of data flow fluctuations. A computer network traffic analyzer was developed as a key information technology tool. Its main purpose is to collect traffic patterns and subsequently predict the traffic values using the mathematical mechanism of Ateb-functions. The fourth section describes the testing of the developed techniques and confirms the effectiveness of the developed information technology using computer simulation and demonstrating the potential options for its usage. The use of the developed toolkit made it possible to obtain a proper forecast of the network equipment load in computer networks.