Generation, Measurement, Analysis and Visualization. These modules cover all major aspects controlling the quality of computer network measurements and.
Due to the complex diversity of contemporary Internet-services, computer network measurements have gained considerable interest during the recent years. Since they supply network research, development and operations with data important for network traffic modelling, performance and trend analysis, etc. The quality of these measurements affect the results of these activities and thus the perception of the network and its services. This thesis contains a systematic investigation of computer network measurements and a comprehensive overview of factors influencing the quality of performance parameters obtained from computer network measurements. This is done using a novel network performance framework consisting of four modules: Generation, Measurement, Analysis and Visualization. These modules cover all major aspects controlling the quality of computer network measurements and thus the validity of all kinds of conclusions based on them. One major source of error is the timestamp accuracy obtained from measurement hardware and software. Therefore, a method is presented that estimates the timestamp accuracy obtained from measurement hardware and software.The method has been used
to evaluate the timestamp accuracy of some commonly used hardware (Agilent J6800/J6830A and Endace DAG 3.5E) and software (Packet Capture Library). Furthermore, the influence of analysis on the quality of performance parameters is discussed. An example demonstrates how the quality of a performance metric (bitrate) is affected by different measurement tools and analysis methods. The thesis also contains performance evaluations of traffic generators, how accurately applicationlevel measurements describe network behaviour, and of the quality of performance parameters obtained from PING and J-OWAMP. The major conclusion is that measurements systems and tools must be calibrated, verified and validated for the task of interest before using them for computer network measurements. A guideline is presented on how to obtain performance parameters at a desired quality level.
ON THE QUALITY OF COMPUTER NETWORK MEASUREMENTS
ABSTRACT
Patrik Arlos
Keywords: Computer Network Measurements, Network Measurement Accuracy, Timestamp Accuracy, Quality of Measurements, Traffic Generation, Analysis, Sampling.
Patrik Arlos
ISSN 1653-2090 ISBN 91-7295-070-6
2005:05
2005:05
ON THE QUALITY OF COMPUTER NETWORK MEASUREMENTS
Blekinge Institute of Technology Doctoral Dissertation Series No. 2005:05 School of Engineering
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Application
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Presentation
5
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Transport
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Application
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Linux 2.4 without NTP
Linux 2.4 with NTP
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P3 P4
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−1
10
10
−2
−2
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Relative Frequency
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10
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−5
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Linux 2.4 no NTP
0
10
Linux 2.4 with NTP
10
Relative Frequency
Relative Frequency
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−4
10
−6
10
−5
0
K L
10
5
Linux 2.6 no NTP
0
0
K L
5 5
x 10
Linux 2.6 with NTP
10
Relative Frequency
Relative Frequency
−5
5
x 10
−2
10
−4
10
−6
−5
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10
10
−2
10
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0
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−6
10
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10
−5
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0.4
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1
1.2 1.4 Sample No.
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1.8
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2.2 5
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1
1.2 1.4 Sample No.
1.6
1.8
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1.2
Inter−arrival Time
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1
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0.4
0.6
0.8
1 1.2 Sequence No.
1.4
1 1.2 Sequence No.
1.4
1.6
1.8
2 5
x 10
6
Application Layer [ns]
1.4
x 10
1.3
1.2
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1.35
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x 10
1
Relative Frequency
Application layer 0.8 0.6 0.4 0.2 0
1
1.05
1.1
1.15 1.2 1.25 Inter−arrival time [ns]
1.3
1.35
1.4 6
x 10
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1.28
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1.22
1.2
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1.14
1.12
0
10
20
30
40
50 60 Sequence No.
70
80
90
100
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x 10
1.5
1
Inter−arrival Time
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0
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0.2
0.4
0.6
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1 1.2 Sequence No.
1.4
1 1.2 Sequence No.
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1.6
1.8
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x 10
6
Application Layer [ns]
2
x 10
1.5
1
0.5
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1.8
2 5
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1
Relative Frequency
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0.4
0.6
0.8
1 1.2 Inter−arrival time [ms]
1.4
1.6
1.8
1
Relative Frequency
Application layer 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2
0.4
0.6
0.8
1 1.2 Inter−arrival time [ms]
1.4
1.6
1.8
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1.1
Inter−arrival time [ns]
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1
0.95
0.9
0.85 200
210
220
230
240
250 260 Sequence No.
270
280
290
300
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10.4
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9.8
1.98
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2.02
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2.1
2.12
2.14
2.16
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2.001 Time [s]
2.002
2.003
2.004
2.005
2.006
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9
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8.9
8.6
8.8
8.8
8.4
8.7
8.7
8.6
8.6
RTT [ms]
9 8.8
8.2 Ping DAG
8 0
50 Sequence No.
100
0.06
0
50 Sequence No.
100
0.1
50 Sequence No.
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0
50 Sequence No.
100
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0.04
H#
0
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0
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−0.2 0
0 −0.4
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−0.8 0
50 Sequence No.
100
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0
50 Sequence No.
100
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Proprietary Protocol
Control-Client
Server
OWAMP-Control
OWAMP-Control
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MP1
Switch
Switch
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GPS Antenna
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20
10
0
0
50
100
150 Sequence No
200
250
300
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250
OWTT [ms]
200
150
100
50
0
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50
100
150 Sequence No
200
250
300
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500
OWTT [ms]
400
300
200
100
0
0
50
100
150 Sequence No
200
250
300
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1.9926
1.9926
1.9926
1.9926
1.9926
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60
70
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90
100
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P3 664 MHz
x 10
1 2 3 4 5 6.7
Clock Cycles
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6.55
6.5
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60
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