校园网流量多维度行为分析及优化

图7 不同区域有线、无线主要网络协议入带宽百分比分布
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区域维度流量行为分析
✓ 区域无线维度:
• 流媒体视频和迅雷下载偏好度最高的是宿舍区用户，最低的是教 学区用户
• 文件下载和移动流媒体偏好度最高的是公共区域用户 • Baidu web偏好度最高的是教学区用户 • HTTP Browsing偏好度最高的是办公区用户 • 几种常见的在线视频应用中，办公区用户对腾讯视频的偏好度最
幅度和趋势更为明显
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接入维度流量行为分析
✓ 从用户协议偏好度：
• 同一区域无线用户对流媒体、文件下载和HTTP Browsing 的偏好度高于有线用户。
• 使用迅雷下载方面，宿舍区的有线用户比无线用户偏好度高， 办公区则完全相反。
• 在线视频应用方面，办公区无线用户偏好腾讯视频，有线用户 偏好迅雷看看，而在宿舍区，无线用户偏好度比较均衡，有线 用户偏好迅雷看看。
高，公共区域、教学区用户偏好度较高的是优酷视频，宿舍区的 用户偏好度则比较均衡
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接入维度流量行为分析
✓ 校园网同一区域的有线和无线用户因接入方式 不同，其流量特征有较大差别
✓ 从时间分布来看：
• 宿舍区的有线和无线流量时间分布特征基本一致 • 办公区18:00-8:00之间的流量无线比有线下降的
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一 引言
✓ 高带宽需求的网络应用使校园网出口带宽拥 塞的压力不断增大
在线视频网站、云存储、P2P
✓ 有线无线一体化部署在校园网中不断推进， 用户大规模从有线迁移到无线，其流量行为 方式随之转变
✓ 针对P2P协议的以IP为单位的粗粒度流控 策略难以适应当前变化中的校园网流量环境
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✓ 不同在线视频网站呈现的流量特征略有不同 ✓ 在视频播放中间切换清晰度时，流量脉冲的峰值出现
成倍的波动，峰值之间的平静期随清晰度的提升缩短 ✓ 无线网移动流媒体的流量特征与有线网相似
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HTTP Download Manager流量特征
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HTTP Download Manager流量特征
✓ 随着有线无线一体化部署的实施，无线用户的比例不 断增加，流媒体、文件下载等高带宽需求应用对带宽 的占用比会进一步提高
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链路维度流量行为分析
Thunder
5.6
Undefined
4.4
HTTP_Browsing
3.8
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在线视频应用的流量特征
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在线视频应用的流量特征
✓ HTTP Streaming下载的峰值速率比较高，呈现离 散的脉冲波形
✓ HTTP Streaming是非对称协议，下载速率约为上 传的23-26倍
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区域维度流量行为分析
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区域维度流量行为分析
✓ 公共区域无线流量的峰值波动最为剧烈,可能与 公共区域人群的短时间聚集或离开有关
✓ 宿舍区无线流量则相对平稳 ✓ 根据不同区域流量的时间特征，需要制定差异
化的流量时间控制策略
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区域维度流量行为分析
的直线, 这一线性关系是判断随机变量是否满足幂律的依据
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时间维度总体流量趋势分析
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时间维度总体流量趋势分析
✓ 校园网用户使用带宽资源的情况非常不均衡:
• 排名百分比分布函数为:
xk-用户入带宽排名百分比， n-为用户总数。
• 1%用量最多的用户使用了校园网入流量的54% • 4%的用户使用80%的流量 • 20%的用户几乎使用了校园网的全部入流量
表2 2015.9与2016.5入带宽前5位协议对比
协议
2015．9占总带宽百 2016.5占总带宽百
分比/%
分比/%
增加百分比/%
HTTP_Streaming
17.8
19.6
1.8
HTTP DownloadManager
6.1
6.7
0.6
Thunder
5.9
5.5
-0.4
HTTP_Browsing
4.8
4.1
-0.7
HTTP_File_Transfer
3.7
2.4
wenku.baidu.com-1.3
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时间维度总体流量趋势分析
✓ 入带宽占比前四位的协议在2016.6.1当日的时 间分布规律
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时间维度总体流量趋势分析
✓ 校园网用户入带宽资源使用统计分布律符合幂律分布
• y-用户入带宽占总入带宽的百分比 • k-用户入带宽排名 • y呈幂指数单调递减函数，随k增加快速衰减。 • 在双对数坐标下, 幂律分布表现为一条斜率为幂指数的负数
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二 校园网高带宽占用比网络协议的流量特征
✓ 根据2016.5.142016.6.14校园网出口 流量日平均值数据，目前 流量占校园网入带宽前5 位的网络协议如表1所示
表1 校园网入带宽TOP5协议
协议类型
入带宽百分比/%
HTTP_Streaming
19.9
HTTP
DownloadManager
7.4
校园网流量多维度行为分析及优化
作者：公绪晓，尚群，付中南，钱杰 报告人：公绪晓
北京大学计算中心 CERNET 2016，重庆
2016年10月27日
介绍提纲
一．引言 二．校园网高带宽占用比网络协议的流量特征 三．时间维度总体流量趋势分析 四．区域维度流量行为分析 五．接入维度流量行为分析 六．链路维度流量行为分析 七．校园网出口流量优化策略
✓ 流量特征为下载开始时流量迅速攀升到峰值并 随后保持稳定的下载速率直到文件下载结束
✓ 流量是对称的，既有上传也有下载，且上下行 的速率都很高
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P2P协议的流量特征
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P2P协议的流量特征
✓ 在下载的初始阶段，并发连接数迅速达到峰值，随后 迅速下降并逐渐稳定
✓ 下载流量逐步增长，直到文件下载结束时，下载流量 达到峰值
✓ 上传流量在文件下载结束后继续增长，直到关闭迅雷 ✓ P2P是一种对称流量，在下载数据的同时，使用相当
的带宽上传数据 ✓ 使用向多个IP并发多个连接的方法不断扩展带宽
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三 时间维度总体流量趋势分析
✓ 校园网出口的 流量协议分布
发生了明显的
改变。入带宽 占比前5的协 议从2015.9 到2016.5的 变化见表2