On the Multi-Scale Behavior of Packet Size Distribution in Internet Backbone Network

Abstract

현시대적으로 그리고 곧 다가올 미래의 인터넷 부하 생성의 기반을 위해서 실제 상황의 트래픽의 분명하고 특징적인 특성들을 찾아 내는 것은 매우 중요하다. 바이트 크기 공정이나 패킷의 개수 공정은 네트워크의 트래 픽의 내부적 특징을 표현하는 두가지 핵심적인 공정이다. 이러한 두 공정은 장기의존성을 갖고 있다고 보편적으로 인식되고 있다. 그렇다고 하더라고 이 두 공정사이의 관계는 아직도 의문이 남는다. 본 연구의 목적은 아직 연구가 더 필요한 네트워크 트래픽에서의 패킷 크기 분포에 대해서 연구하는데 있다. 그리고, 트래픽 내부의 대역폭과 패킷의 개수 사이의 상관성에 대하여 분석을 한다. 본 연구에 사용된 트래픽은 0.1 μsec 타임스탬프의 밀도를 갖는 실제 트래픽의 자취로 구성이 된 것이다. 본 연구에서 결과는 다음으로 요약될 수 있다. 첫째로 트래픽의 대역폭 빈도의 빈도분포는 H 파라미터가 유사하더라도 매우 다른 특성을 나타낸다. 둘째로 트래픽의 대역폭 빈도 분포도는 대역폭이 갖는 다양한 패킷들의 특성의 혼합으로 이루어진 것이다. 마지막으로 분석적 구조를 통해서 대역폭 빈도 분포도를 실제와 같게 만들어 낼 수 있다는 것을 보였고, 이것은 다양한 패킷의 크기의 분포도의 합성곱으로 얻어 낼 수 있다는 것을 보였다. 그리고 패킷의 크기 분포는 가우스 분포를 따르고 있다는 것 역시 나타냈다.; It is critical to adapt clear and representative real world traffic properties as groundwork for the contemporary and emergent future Internet workload generation. Byte count process and packet count process have been regarded as two prominent manifestations of underlying network traffic characteristics. It has been widely known that these processes exhibit long-range dependent property. However, inter-relationship between the two processes is still under inquiries. The objective of our work is to investigate packet size aspects of network traffic that are yet to be discovered. We examine the correlation structure between bandwidth and packet count aspect of the underlying traffic. We study total of 3 TByte of network packet trace (full trace with 0.1 μsec time stamp granularity.) The findings in this work can be summarized as follows. First, bandwidth frequency histogram for underlying traffic exhibits widely different characteristics even though Hparameter is similar. Second, the observed bandwidth frequency distribution is caused by mixture of the bandwidth behavior of different size packets. Third, we successfully develop an analytical framework to generate the observed bandwidth frequency distribution: via convolution of interval distribution of different size packets. It is found that packet size distribution is well fitted with Gaussian distribution.