Modelleren en analyseren van peer-to-peer verkeer in een HFC-netwerk

Transcriptie

1 Vakgroep Informatietechnologie, Voorzitter: Prof. Dr. Ir. P. LAGASSE Onderzoeksgroep Wireless & Cable, Directeur: Prof. Dr. Ir. L. MARTENS Modelleren en analyseren van peer-to-peer verkeer in een HFC-netwerk door Eli DE POORTER Promotor: Prof. Dr. Ir. L. MARTENS Scriptiebegeleider: Ir. J. DE BRUYNE Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk ingenieur in de computerwetenschappen Academiejaar

2

3 Modelleren en analyseren van peer-to-peer verkeer in een HFC-netwerk door Eli DE POORTER Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk ingenieur in de computerwetenschappen Academiejaar Promotor: Prof. Dr. Ir. L. MARTENS Scriptiebegeleider: Ir. J. DE BRUYNE Faculteit Ingenieurswetenschappen Universiteit Gent Vakgroep Informatietechnologie Onderzoeksgroep Wireless & Cable

4 Dankwoord Deze thesis werd geschreven als eindwerk van de ingenieursopleiding van Eli De Poorter. Het is de bekroning van de opleiding tot ingenieur en telt als dusdanig mee voor de eindbeslissing inzake het verkrijgen van het ingenieursdiploma. Deze thesis zou nooit tot stand gekomen zijn zonder de hulp van heel wat mensen. Graag zou ik daarom een woord van dank willen richten tot iedereen die hiertoe bijgedragen heeft. Allereerst gaat mijn dank uit naar mijn promotor Prof. Dr. Ir. L. Martens voor het aanbieden van dit thesisonderwerp en het ter beschikking stellen van het onderzoekslaboratorium. Verder wil ik mijn begeleider Ir. J. De Bruyne bedanken voor alle steun die hij mij geboden heeft. Ik ben hem dankbaar voor de vrijheid die ik heb gekregen bij dit onderzoek en de nauwgezetheid en ijver waarmee hij het onderzoek heeft gevolgd. Ook wil ik alle leden van de onderzoeksgroep Wireless and Cable bedanken voor het ter beschikking stellen van hun materiaal en de aangename werkomgeving. Tenslotte wil ik mijn ouders, Christine Heymans en Erwin De Poorter, en vriendin Liesje Liagre bedanken voor hun steun en hulp.

5 Toelating tot bruikleen De auteur geeft de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de scriptie te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie. Eli De Poorter, mei 2006

6 Modelling and analysing peer-to-peer traffic on an HFC network Eli De Poorter Supervisor(s): Ir. Jeffrey De Bruyne, Prof. Dr. Ir. Luc Martens Abstract This article examines the influence of peer-to-peer traffic on the performance of an Hybrid Fiber/Coax (HFC) network. Several characteristics of peer-to-peer traffic are examined, as well as the influence of the type of subscription. Information about the network load is gained by modelling the peer-to-peer traffic and simulating the network traffic on OPNET, a network simulator. Lastly, several (Euro-)DOCSIS Quality-of- Service (QoS) facilities are investigated in order to reduce the influence of peer-to-peer traffic on the network. Keywords Peer-to-peer, (Euro-)DOCSIS, traffic modelling I. INTRODUCTION TRADITIONAL internet traffic is based on the client-server model where communication is usually to and from a central server. Client-server applications cause mainly downstream traffic. Recently there has been an increase in the traffic associated with peer-to-peer (p2p) networks. These networks are based on ad-hoc connections between participating nodes ( peers ). The peers function both as a server and a client, thereby creating a large amount of both upstream and downstream traffic. This research focuses on HFC networks. HFC networks were developed for mainly client-server traffic. They have a limited upstream bandwidth, which is shared between multiple users. A good understanding of the influence of p2p traffic on the performance of an HFC-network is therefore important. Several characteristics of p2p traffic are studied and used to construct reliable distribution models of the p2p traffic. Based on the models, research is done, investigating the current occupation of the available bandwidth by p2p traffic. Finally, some solutions are examined in order to support QoS applications. II. MEASUREMENTS This study is based on traffic analysis on the backbone of a network provider, during a weekend in the holidays. The results of the used measurements were cumulated per minute. During the analysis of the measurements, a distinction is made between the hour of day, and the type of subscription. Both characteristics have a distinct influence on the amount of generated traffic. The up- and download speeds of the examined subscriptions are given in table I. III. PEER-TO-PEER ANALYSIS The proposed distribution models are simple but reliable. The model consist of 3 distributions: the upload size of the p2p traffic, the number of active users and the upload size of the back- E. De Poorter is currently a last-year student with the Computer Science Engineering Department, Ghent University (UGent), Gent, Belgium. Eli.DePoorter@UGent.be. TABLE I MAXIMUM UP- AND DOWNLOAD SPEED OF THE SUBSCRIPTIONS Subscription Max download Max upload 128 kbps sub 4 Mbps 128 kbps 192 kbps sub 5 Mbps 192 kbps 512 kbps sub 6.6 Mbps 512 kbps 512 kbps + sub 10 Mbps 512 kbps ground traffic. Together with these characteristics, also the connection duration is examined. A. Upload size of p2p traffic The data sent from all detected p2p protocols is modelled as one distribution. As demonstrated in table II, the average upload size varies depending on the type of subscription. TABLE II AVERAGE UPLOAD SIZE OF P2P TRAFFIC (SUNDAY BETWEEN 21H - 22H) Subscription Average upload speed 128 kbps sub 130 kb/min (17.46 kbps) 192 kbps sub 173 kb/min (23.15 kbps) 512 kbps sub 197 kb/min (26.31 kbps) 512 kbps + sub 307 kb/min (40.94 kbps) In figure 1, the upload size of the 512 kbps subscription (between 14 and 15 o clock) is fitted to two distributions. The lognormal distribution is most often used, but favors the large upload volumes. The Weibull distribution is a better alternative. Even though the average upload speed is 170 kb/min (about 23 kbps) per user, this number can increase up to 4000 kb/min (about 512 kbps). This demonstrates the need for distributions when modelling p2p traffic. In figure 1, one can observe a nod. This nod might indicate the percentage of heavy users and can also be found with all other subscriptions. B. Active users When modelling the number of active users on an upstream channel, a distinction can be made between the subscriptions. A large variation in the average number of active users is observed in the slower subscriptions: from 4 active users at night to 25 users during the evening. Fast subscriptions have less average users, and less variation: from 2 at night to 3 during the evening. The same can be said about the average percentage of

7 Survivor function upload data weibull lognormal Upload data (kb/min) Cumulative probability kbps sub 512 kbps + sub Minutes Fig. 1. Upload fitting of the p2p traffic of the 192 kbps sub (Sunday between 14h - 15h) active users, active on a p2p network. The percentage p2p users vary from 2% tot 5% by the slow subscriptions, whereas the percentage is almost constant at 30% by the fastest subscription. We found the Negative Binomial distribution to be the best fitting distribution for the number of active users. C. Connection duration During the analysis of the connection duration, one can make a distinction between the connection duration of the different protocols and the connection duration of the different subscriptions. In both cases, many of the connections are only 1 minute or shorter. Most of these connections can, in all likelihood, be classified as control connections. The average connection duration is given, both with control connection ( all ) and without control connections ( filtered ). The percentage of short connections is about 30%. TABLE III AVERAGE CONNECTION DURATION PER PROTOCOL Protocol all filtered e-donkey 29.1 min 36.9 min KazaA 11.1 min 16.3 min Bittorrent 59.4 min 88.5 min Gnutella 12.0 min 16.4 min DC 21.7 min 28.3 min TABLE IV AVERAGE CONNECTION DURATION PER SUBSCRIPTION Subscript. all filtered 128kbps sub 11.2 min 15.9 min 192kbps sub 15.1 min 21.9 min 512kbps sub 15.3 min 21.3 min 512kbps+sub 19.9 min 28.9 min Fig. 2. Distribution of the connection duration The distribution of the connection duration is given in figure 2. The connection duration mounts up to more than 16 hours. IV. SIMULATIONS The previous distributions are used in a model to simulate the traffic on an HFC network. All simulations were done with the OPNET [1] modelling tool. Based on our simulations, the current occupation of the available bandwidth 1 is about 16%. The peakbandwidth however, can be as much as 3 times higher. A. Extra p2p users When examining the influence of extra p2p users in the load, two different scenarios are constructed: an increase of 15 and an increase of 30 p2p users. The scenarios have been simulated twice: once with users of the fastest and once with users of the slowest subscription. The results can be found in figure 3. One can conclude that the influence of users of the fastest subscriptions is much larger than those of the slower subscriptions. load (%) model 21h kbps sub: 15 extra users 128 kbps sub: 30 extra users kbps+ sub: 15 extra users 512 kbps+ sub: 30 extra users time (sec) Fig. 3. Influence of extra p2p users 1 When modelling the traffic on Sunday at 21h with an upstream bandwidth of 5.12 Mbps

8 B. Quality of Service in (Euro-)DOCSIS In order to reduce the influence of the p2p traffic on the performance of applications, several QoS facilities of the (Euro-)DOCSIS specifications [2] were examined. These specifications are integrated into most HFC networks, thus making the examined solutions generally applicable. The tested QoS classes are Unsolicited Grant Service (UGS), whereby users get a guaranteed upstream bandwidth, and real-time Polling Service (rtps), whereby users are guaranteed to receive the opportunity to request upstream bandwidth. A bug in the implementation of the OPNET simulation software prevented us from testing the non-real-time Polling Service. delay (sec) Best effort priority 7 Best effort priority 0 Real time Polling Unsollicited Grant load (%) Fig. 4. Quality of Service in (Euro-)DOCSIS Figure 4 shows the results of the simulation. The delay of an upload application is shown in relation to the total network load. The difference between best effort priorities is negligible. UGS offers a guaranteed bandwidth, useful for real-time applications, at the cost of a potential waste of upstream bandwidth. The performance of rtps is also satisfactory, offering an almost constant delay, until the load increases too much to give enough bandwidth to the service flow. As a result, UGS is recommended for well-defined real-time traffic and rtps for more variable traffic. V. CONCLUSIONS Several p2p characteristics have been examined and distribution models have been proposed, allowing the modelling of p2p traffic on an HFC network. The type of subscription is shown to have a large influence on the amount of traffic sent, the number of active users and the connection duration. Simulations indicate no immediate saturation of the upstream bandwidth. Furthermore, the QoS facilities of the (Euro-)DOCSIS protocol are shown to be sufficient to support QoS applications. ACKNOWLEDGMENTS The author would like to acknowledge the suggestions of ir. Jeffrey De Bruyne. REFERENCES [1] OPNET - Optimized Network Engineering Tools, [2] DOCSIS specifications,

9 Modelleren en analyseren van peer-to-peer verkeer in een HFC-netwerk door Eli DE POORTER Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk ingenieur in de computerwetenschappen Academiejaar Promotor: Prof. Dr. Ir. L. MARTENS Scriptiebegeleider: Ir. J. DE BRUYNE Faculteit Ingenieurswetenschappen Universiteit Gent Vakgroep Informatietechnologie, Voorzitter: Prof. Dr. Ir. P. LAGASSE Onderzoeksgroep Wireless & Cable Overzicht Daar waar bij traditioneel internetverkeer, zoals webverkeer, gebruikers vooral bestanden downloaden, stellen bij peer-to-peer (p2p) applicaties gebruikers zelf bestanden ter beschikking aan andere p2p-gebruikers. Dit veroorzaakt veel verkeer van de gebruiker naar de provider, zogenaamd upstream verkeer. Bij Hybrid Fiber/Coax netwerken (ook bekend onder de naam HFC- of kabelnetwerken) wordt de beschikbare bandbreedte verdeeld over meerdere gebruikers. Dit impliceert dat het netwerkverkeer van p2p-gebruikers de kwaliteit van de verbindingen van andere gebruikers beïnvloedt. Het is belangrijk te weten wat de precieze invloed is van p2p-verkeer op de performantie van het netwerk. In deze thesis worden, in eerste instantie, op basis van metingen typische kenmerken van peer-to-peer verkeer afgeleid. Er wordt aangetoond dat het abonnementstype een belangrijke rol speelt. Vervolgens werden modellen opgesteld om het p2p-verkeer te simuleren. Met behulp van de modellen wordt onderzocht in welke mate peer-to-peer verkeer invloed uitoefent op een HFC-netwerk. Hoewel geen saturatie optreedt, blijkt p2p-verkeer een grote invloed te hebben op de belasting van het netwerk. Tenslotte worden een aantal oplossingen onderzocht om de invloed van p2p-verkeer tegen te gaan. Daarbij wordt aangetoond dat de QoS voorzieningen binnen het (Euro-)DOCSIS protocol tijdkritische toepassingen mogelijk te maken. Trefwoorden Peer-to-peer, HFC-netwerk, (Euro-)DOCSIS, trafiek modellering, OPNET

10 INHOUDSOPGAVE i Inhoudsopgave Lijst met gebruikte afkortingen vii 1 Inleiding Situering van de thesis Probleemstelling Doelstellingen van de thesis Innovativiteit van de thesis Opbouw van de thesis Peer-to-peer netwerken Wat zijn peer-to-peer netwerken? Toepassingen van peer-to-peer netwerken Peer-to-peer netwerkarchitectuur Verschillende architecturen Bestaande file-sharing netwerken Meetmethodes HFC-netwerken Historisch (Euro-)DOCSIS Referentie architectuur Fysische laag Downstream MPEG-2 Transport Stream Upstream MAC specificatie

11 INHOUDSOPGAVE ii 3.3 Piggybacking, Fragmentation en Concatenation in (Euro-)DOCSIS Quality of Service in (Euro-)DOCSIS Dataverwerking Inleiding Situatieschets Metingen Types abonnementen Nodige gegevens Distributies Uploaddistributie Actieve gebruikers per upstreamkanaal Achtergrondverkeer Connectieduur Beperkingen van de distributies Mogelijke oplossingen om de invloed van peer-to-peer verkeer te verkleinen Traffic shaping Rate limiting Extra kosten aanrekenen (Euro-)DOCSIS QoS Peer-caches Vergelijking van de oplossingen Simulaties Inleiding OPNET Implementatie van de peer-to-peer modellen Tekortkomingen van OPNET Opbouw van de simulaties HFC-simulaties Simulatie 1: Overhead door het (Euro-)DOCSIS protocol

12 INHOUDSOPGAVE iii Simulatie 2: Invloed van concatenation, piggybacking en fragmentation Simulatie 3: Prioriteiten in de DOCSIS module van OPNET Simulatie 4: QoS in (Euro-)DOCSIS Peer-to-peer simulaties Simulatie 5: Vergelijking van de belasting gedurende een piekuur en een daluur Simulatie 6: Invloed van de uploadsnelheid op piekverbruik Simulatie 7: Invloed van peer-to-peer op de QoS van ander verkeer Simulatie 8: Invloed van extra peer-to-peer verkeer Beperkingen van de simulaties Oplossingen Verder onderzoek 85 7 Besluiten 88 A Overzicht van de door de netwerkanalyser onderscheidbare protocollen 90 B Instellingen bij de verschillende simulaties 92 B.1 Profielen B.2 Gebruikte profielen bij de simulaties

13 LIJST VAN FIGUREN iv Lijst van figuren 2.1 Gedecentraliseerde peer-to-peer architectuur Gecentraliseerde peer-to-peer architectuur Hybride peer-to-peer architectuur Oorspronkelijke CATV netwerkstructuur HFC netwerkstructuur Verdeling van het spectrum bij een HFC-netwerk Structuur van een MAP PDU Structuur van het opgemeten netwerk Gemiddelde uploadsnelheid per klant van het 128 kbps abonnement op zondag Fitting van de distributie van de uploadhoeveelheid van het p2p-verkeer bij het 512 kbps abonnement Fitting van het aantal actieve gebruikers Gemiddeld aantal actieve gebruikers per uploadkanaal voor het 128 kpbs abonnement Gemiddeld aantal actieve gebruikers per uploadkanaal voor het 192 kpbs abonnement Gemiddeld aantal actieve gebruikers per uploadkanaal voor het 512 kpbs abonnement Gemiddeld aantal actieve gebruikers per uploadkanaal voor het 512 kpbs abonnement Extra

14 LIJST VAN FIGUREN v 4.9 Percentage gebruikers dat actief is per uploadkanaal voor een 128 kbps abonnement Percentage gebruikers dat actief is per uploadkanaal voor een 192 kbps abonnement Percentage gebruikers dat actief is per uploadkanaal voor een 512 kbps abonnement Percentage gebruikers dat actief is per uploadkanaal voor een 512 kbps abonnement Extra Fitting van de distributie van de uploadgrootte van het niet-p2p verkeer bij het 512 kbps abonnement Connectieduur van een peer-to-peer gebruiker Connectieduur van een peer-to-peer gebruiker (0 tot 60 minuten interval) Connectieduur van een peer-to-peer gebruiker (niet gefilterd) Voorbeeld van een HFC-netwerk in OPNET Eenvoudig model van p2p gebruikers Upstream overhead bij het (Euro-)DOCSIS protocol Bezettingsgraad uitgedrukt als reserved time slot/map duration Encapsulatie van data frames in DOCSIS frames Invloed van concatenation, piggybacking en fragmentation Effect van prioriteiten op korte termijn Effect van prioriteiten op lange termijn Effect van granting services op delay Bezettingsgraad van het kanaal om een piekmoment (tussen 21u en 22u) Bezettingsgraad zonder p2p- en met p2p-verkeer Vergelijking van de bezettingsgraad tussen een piekmoment (tussen 21u en 22u) en een daluur (tussen 6u en 7u) Invloed van de uploadsnelheid op piekverbruik Invloed van extra p2p gebruikers

15 LIJST VAN TABELLEN vi Lijst van tabellen 4.1 Verschillende upload- en downloadsnelheden bij de abonnementstypes Verschillende upload- en downloadlimieten per maand bij de abonnementstypes Gemiddelde uploadsnelheid van het p2p-verkeer op zondag om 21 uur s avonds Gemiddelde uploadsnelheid van het achtergrondverkeer op zondag om 21 uur s avonds Gemiddelde connectieduur per protocol Gemiddelde connectieduur per abonnement Vergelijking van de effectiviteit van de verschillende voorgestelde oplossingen om de invloed van p2p-verkeer te beperken MAP interarrival tijden voor verschillende uploadsnelheden Invloed van piggybacking op bursty en non-bursty verkeer Instellingen van de CM s bij simulatie Aantal actieve gebruikers van de verschillende abonnementstypes bij simulatie Delay bij de verschillende QoS mogelijkheden in een realistische situatie Gemiddelde bezettingsgraad bij meer p2p-gebruikers A.1 Overzicht van de door de netwerkanalyser onderscheidbare protocollen... 91

16 LIJST MET GEBRUIKTE AFKORTINGEN vii Lijst met gebruikte afkortingen p2p peer-to-peer VoIP Voice Over IP QoS Quality of Service MAC Media Access Control FEC Forward Error Correction CATV Community Antenna TeleVision HFC-netwerk Hybrid Fiber/Coax netwerk (Euro-)DOCSIS (European) Data-Over-Cable Service Interface Specification CM Cable Modem CMTS Cable Modem Termination System SID Service Identifier SFID Service Flow Identifier QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase-shift Keying TDMA Time Division Multiple Access BE Best Effort

17 LIJST MET GEBRUIKTE AFKORTINGEN viii rtps real-time Polling Service nrtps non-real-time Polling Service UGS Unsollicited Grant Service

18 INLEIDING 1 Hoofdstuk 1 Inleiding 1.1 Situering van de thesis Probleemstelling Het internet is een medium dat voortdurend aan verandering onderhevig is. Reeds lange tijd wordt zogenaamd peer-to-peer verkeer alsmaar populairder. Bij peer-to-peer verkeer ( p2p-verkeer ) is er een rechtstreekse uitwisseling van informatie tussen twee klanten (ook wel peers genoemd). Deze toepassingen werden vooral bekend onder de vorm van file-sharing. Bij deze toepassing wisselen klanten (meestal illegale) bestanden met elkaar uit. Een typisch kenmerk van peer-to-peer verkeer is dat het in principe symmetrisch verkeer is. Er wordt dus evenveel ge-upload als gedownload. Peer-to-peer netwerken zijn een relatief recentelijk fenomeen. Het eerste populaire file-sharing programma (Napster) ontstond pas in juni Bij het ontwerp van Hybrid Fiber/Coax netwerken (HFC-netwerken: breedbandtoegangsnetwerken waarbij in de last-mile gebruik gemaakt wordt van een coaxiale-kabel) werd uitgegaan van een intrinsiek asymmetrisch verkeerspatroon. Deze treden typisch op bij bijvoorbeeld web-verkeer waarbij webpaginas gedownload worden van een server. Aangezien asymmetrisch verkeer domineerde ten tijde van het ontwerp van HFC-netwerken, werd een veel grotere bandbreedte toegekend aan downstream verkeer dan aan upstream verkeer.

19 1.1 Situering van de thesis 2 Met de toename van het gebruik van symmetrische diensten (file-sharing, Voice-over-IP, etc.) ontstaat een reëel risico dat saturatie optreedt van de beschikbare upstreambandbreedte in een HFC-netwerk. Volgens sommige studies bedraagt het aandeel van peer-topeer verkeer reeds 60% tot 80% van de bandbreedte ([1],[2]). Zelfs indien hierdoor geen saturatie optreedt, kan dit verkeer een negatieve invloed uitoefenen op de prestatie van andere, bijvoorbeeld tijdskritische, toepassingen. De upload-bandbreedte van een HFCnetwerk is beperkt en wordt verdeeld over meerdere gebruikers. Dit impliceert dat het netwerkverkeer van p2p-gebruikers de kwaliteit van de verbindingen van andere gebruikers beïnvloedt. Er bestaat dus een grote behoefte aan onderzoek naar de invloed van p2p-toepassingen in een HFC-netwerk Doelstellingen van de thesis De einddoelstelling van deze thesis is, om aan de hand van een realistisch netwerkmodel na te gaan wat de precieze invloed is van p2p-verkeer op de performantie van het HFCnetwerk en welke mogelijke oplossingen beschikbaar zijn voor de provider. Om dit doel te bereiken worden een aantal bijkomende onderzoeksdoelstellingen geformuleerd. Dataverwerking Uitgevoerde metingen op het netwerk van een netwerkprovider, vormen het vertrekpunt van deze thesis. Op basis van deze meetdata wordt het p2p-verkeer onderzocht, waarbij een sterke nadruk wordt gelegd op de verschillende abonnementstypes. Aan de hand van de verkregen onderzoeksresultaten worden bruikbare distributies afgeleid, geschikt voor het modelleren van p2p-verkeer. OPNET Vervolgens wordt onderzocht in welke mate de OPNET netwerksimulator voldoet om HFC-netwerken te simuleren. Er wordt vooral aandacht besteed aan de eventuele beperkingen van OPNET. (Euro-)DOCSIS parameters Tenslotte wordt onderzocht wat de verschillende mogelijkheden zijn van (Euro-)-

20 1.1 Situering van de thesis 3 DOCSIS om de nadelige invloed van peer-to-peer verkeer af te zwakken. Daartoe worden, met behulp van OPNET, verschillende netwerksituaties gesimuleerd. Aangezien een HFC-netwerk vooral beperkt is wat betreft upstreambandbreedte, wordt enkel het upstreamverkeer bestudeerd Innovativiteit van de thesis Rond p2p-verkeer is reeds heel wat onderzoek verricht. Toch is deze thesis relevant en vernieuwend. Zo wordt in aangetoond dat de frequent gebruikte distributies niet optimaal zijn om p2p-verkeer te modelleren. De meeste p2p-modelleringsstudies ([1], [3], [4]) richten zich op het onderzoeken van verschillende statistieken als connectieduur, bestandsgrootte en het aantal connecties. Deze distributies zijn niet geschikt om simulaties uit te voeren, zowel vanwege hun complexiteit als vanwege de beperkingen van de simulatiesoftware. In deze thesis worden distributies afgeleid die geschikt zijn om simulaties uit te voeren. Gebruikersstatistieken kunnen op verschillende manieren afgeleid worden. Zo wordt dikwijls gebruik gemaakt van trackers waarbij individuele gebruikers nauwkeurig gevolgd kunnen worden [5]. Dit zorgt voor nauwkeurige metingen, maar slechts een beperkte hoeveelheid data. Een alternatief is het uitvoeren van metingen in de back-end van een provider. Deze methode werd voor deze thesis gebruikt. Dit resulteert in een veel grotere hoeveelheid meetdata, die meestal geaggregeerd wordt per uur [6]. Doordat de metingen van deze thesis het gebruik per minuut weergeven, is het mogelijk individuele gebruikersstatistieken te benaderen en toch te beschikken over een groot aantal metingen. Volgens onze gegevens is dit de eerste modelleringsstudie op basis van dergelijk fijne metingen in een head-end. In de literatuur wordt vooral aandacht geschonken aan algemene distributies zonder daarbij te beschikken over abonnementgegevens. Bij het afleiden van de distributies, wordt in deze thesis onderscheid gemaakt tussen verschillende abonnementtypes. Dit onderscheid laat toe verschillende gedragingen tussen abonnementen te onderzoeken.

21 1.2 Opbouw van de thesis 4 Tenslotte is het, naar wij weten, de eerste maal dat statistieken worden afgeleid over het aantal gebruikers dat actief is per kanaal in een HFC-netwerk. 1.2 Opbouw van de thesis In deze paragraaf wordt kort omschreven welke onderwerpen in de verschillende hoofdstukken behandeld worden. De eerste 3 hoofdstukken bevatten vooral achtergrondinformatie nodig voor het onderzoek, alsook resultaten verkregen uit literatuurstudie. In de volgende hoofdstukken worden de onderzoeksresultaten overlopen. In het tweede hoofdstuk wordt een duidelijk beeld geschetst omtrent p2p-verkeer. De verschillende soorten p2p-netwerken worden besproken. Ook wordt dieper ingegaan op de verschillende meetmethodes van p2p-verkeer. Er wordt afgesloten met een aantal mogelijke oplossingen om de invloed van p2p-verkeer af te zwakken. Het derde hoofdstuk behandelt HFC-netwerken. De ontstaansgeschiedenis wordt kort toegelicht en de typische kenmerken worden weergegeven. De rol van (Euro-)DOCSIS wordt toegelicht. De verschillende mechanismen die het uploadverkeer regelen worden behandeld, alsook een aantal parameters die van belang zijn voor het onderzoek. In het vierde hoofdstuk wordt het verband gelegd tussen peer-to-peer verkeer en een HFC-netwerk. Er wordt verduidelijkt welke gegevens noodzakelijk zijn om simulaties uit te voeren. De beschikbare meetdata wordt besproken. Een aantal conclusies uit de verwerking van deze data worden opgesomd. Tenslotte worden algemene distributies afgeleid die geschikt zijn om simulaties uit te voeren. Het vijfde hoofdstuk behandelt de uitgevoerde simulaties. De gebruikte software om de simulaties uit te voeren wordt besproken met de bijhorende voor- en nadelen. Hierna volgen een aantal (Euro-)DOCSIS specifieke simulaties. In het volgende onderdeel worden simulaties uitgevoerd met p2p-gebruikers in een HFC-netwerk. In hoofdstuk 6 worden suggesties gedaan voor latere onderzoeken. Het zevende en laatste hoofdstuk herhaalt beknopt de belangrijkste besluiten van het onderzoek.