Análise de tráfego de sistemas multijogadores online: um estudo de caso da Playstation Network (PSN)

(1)

BRAINNER SOUZA OLIVEIRA

Análise de Tráfego de Sistemas Multijogadores Online: um estudo

de caso da Playstation Network (PSN)

Universidade Federal de Pernambuco posgraduacao@cin.ufpe.br www.cin.ufpe.br/˜posgraduacao

Recife

2017

(2)

BRAINNER SOUZA OLIVEIRA

Análise de Tráfego de Sistemas Multijogadores Online: um estudo

de caso da Playstation Network (PSN)

Este trabalho foi apresentado à Pós-Graduação em Ciências da Computação do Centro de Informática da Universidade Federal de Pernambuco como requisito par-cial para obtenção do grau de Mestre em Ciências da Computação.

Orientador: Dr. Stênio Flávio de Lacerda Fernandes

Recife

2017

(3)

Catalogação na fonte

Bibliotecário Jefferson Luiz Alves Nazareno CRB 4-1758

O48a Oliveira, Brainner Souza.

Análise de tráfego de sistemas multijogadores online: um estudo de caso da Playstation Network (PSN) / Brainner Souza Oliveira – 2017.

67.: fig., tab.

Orientador: Stênio Flávio de Lacerda Fernando.

Dissertação (Mestrado profissional) – Universidade Federal de Pernambuco. CIn. Ciência da Computação, Recife, 2017.

Inclui referências.

1. Redes de computadores. 2. Avaliação de desempenho. 3.

Playstation network. I. Fernando, Stênio Flávio de Lacerda. (Orientador). II. Titulo.

(4)

Brainner Souza Oliveira

Análise de Tráfego de Sistemas Multijogadores Online: um estudo de

caso da Playstation Network (PSN)

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação da Universidade Federal de Pernambuco, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre Profissional em 26 de junho de 2017.

Aprovado em: 26/06/2017.

BANCA EXAMINADORA

_____________________________________________ Prof. Carlos André Guimarães Ferraz

Centro de Informática / UFPE

__________________________________________ Prof. Rafael Thyago Antonello

Instituto Federal de Alagoas

__________________________________________ Prof. Stênio Flávio de Lacerda Fernandes

Centro de Informática / UFPE (Orientador)

(5)

(6)

Agradecimentos

Ao professor orientador Dr. Stênio Fernandes pela atenção sempre que soli-citado assim como brevidade nas respostas para o andamento desta dissertação de mestrado.

Aos meu colegas do curso principalmente Tárcio Luna e Diego Martins que me ajudaram durante as cadeiras e durante a preparação da dissertação respectivamente. Ao meu Diretor George Gaudêncio que me deu todo suporte e apoio para realização desse mestrado, fortalecendo assim o corpo Administrativo do IFPE.

Aos meus Familiares, principalmente ao meu primo/irmão Diego Souza que me deu todo o suporte nesses 3 anos que precisei em Recife.

Uma menção honrosa a minha mãe Aleir, uma guerreira que fez por onde fomar um filho Mestre em Ciências da Computação por uma instituição das mais renomadas do País na área em questão.

Por fim um mais que OBRIGADO ao meu Padrasto/Pai Dioflávio, In Memo-riam, a quem acreditou no meu potencial quando eu ainda tinha 8 anos. A quem me deu meu primeiro computador, onde só quem podia ter, na época, era empresas de médio/grande porte, fazendo um esforço enorme. A quem deu todo o suporte para meus estudos até o seu fim da vida. A quem me deu uma profissão. A quem me deu uma vida. Obrigado Dió.

(7)

“Quem gosta de ler não morre só.” Ariano Suassuna

(8)

Resumo

O PlayStation®4 (PS4™) é um console de videogame considerado da oitava e última geração, até o presente momento. Foi lançado no final de 2013 pela Sony e conta com mais de 50 milhões de unidades vendidas pelo mundo, sendo assim o console mais vendido de sua geração. Junto com o PS4, veio consolidado o ser-viço Playstation®Network (PSN), que teve seu início com Playstation®3. Trata-se de um serviço pago, o qual os usuários do PS4 devem assinar para poderem desfrutar dos conteúdos oferecidos e, principalmente, utilizar os jogos online. Até agora, nenhum estudo havia sido realizado sobre o desempenho na rede da PSN usando o Playstation 4. Este trabalho se propôs a preencher essa lacuna, para que usuários e provedores de acesso à internet (ISPs) possam entender como se comporta a maior rede online para jogos de console, e, também, para que se pudesse estudar o comportamento das diferentes tecnologias de acesso à rede da PSN presentes no IFPE – Campus Caruaru, como ADSL, fibra e rádio. As análises se deram a partir da captura dos dados gerados pelo tráfego na rede da PSN por três gêneros de jogos, via diferentes tecnologias de acesso à rede. Tais dados foram analisados através de métricas como taxa de vazão, volume do tráfego, tamanho de pacotes, delay e intercalação entre pacotes. Notou-se, por exemplo, que, para o gênero de jogo de tiro em primeira pessoa (FPS), os três tipos de tecnologias de acesso citados neste estudo necessitam que o provedor de acesso à internet disponha de, no mínimo, uma velocidade de 100kbps. Já para o gênero de esporte, os ISPs necessitam prover uma velocidade menor que a requerida pelo gênero FPS, com no mínimo 60kbps. No caso do gênero de luta, a velocidade chega a uma taxa bem maior: 235kbps. Com o auxílio desses e de outros resultados apresentados neste trabalho, pudemos ter uma visão do comportamento de cada tecnologia de acesso presente no IFPE - Campus Caruaru. Do mesmo modo, compreendemos como os provedores precisam se adaptar à realidade de determinados perfis de consumidores, como os gamers.

Palavras-chaves: Desempenho. Playstation Network. Tecnologias de Acesso à Rede. Métricas.

(9)

Abstract

The PlayStation®4 (PS4 ™) is a videogame console considered from the eighth and last generation to the present. It was released in late 2013 by Sony and has more than 50 million units sold worldwide, making it the best selling console from this genera-tion. Along with the PS4, has consolidated the services Playstation®Network (PSN), which had its beginning with Playstation®3. This is a paid service, which PS4 users must subscribe in order to enjoy the contents offered and, mainly, to use online games. So far, no study has been conducted on PSN’s network performance using the Playstation 4. This work has proposed filling this gap so that users and Internet Service Providers (ISPs) can understand how the largest online network behaves for console games, and also, to study the behavior of the different PSN network access technologies present in the IFPE - Campus Caruaru, such as ADSL, fiber and radio. The analyzes were based on the capture of the traffic generated data in the PSN network through three gaming genres via different network access technologies. These data were analyzed through metrics such as rate flow, traffic volume, packet size, delay and intercalation between packets. It was noted, for example, that for the first-person shooter’s (FPS) genre, the three types of access technologies cited in this study require that the ISP has, at least, 100kbps speed rate. As for the sport’s genre, ISPs need to provide a speed lower than that required by the FPS’s genre, with at least 60kbps. In the case of the fighting’s genre, the speed comes at a much higher rate: 235kbps. With the help of these and other results presented in this work, we could have a view of the behavior of each access technology present in IFPE - Caruaru Campus. In the same way, we understand how providers need to adapt to the reality of certain consumer profiles, such as gamers.

Keywords: Performance. Playstation Network. Network Access Technologies. Metrics.

(10)

Lista de figuras

Figura 1 – Total Consoles Vendidos até 2016 . . . 15

Figura 2 – Etapas típicas que levam à análise e modelagem de tráfegos . . . . 21

Figura 3 – Metrica de desempenho do tráfego . . . 21

Figura 4 – Diagrama do ambiente . . . 23

Figura 5 – CoD (ADSL) Vazão Entrada/Saída . . . 28

Figura 6 – CoD (Fibra) Vazão Entrada/Saída . . . 29

Figura 7 – CoD (Radio) Vazão Entrada/Saída . . . 29

Figura 8 – Fifa (ADSL) Vazão Entrada/Saída . . . 30

Figura 9 – Fifa (Fibra) Vazão Entrada/Saída . . . 31

Figura 10 – Fifa (Radio) Vazão Entrada/Saída . . . 31

Figura 11 – MKx (ADSL) Vazão Entrada/Saída . . . 32

Figura 12 – MKx (Fibra) Vazão Entrada/Saída . . . 33

Figura 13 – MKx (Radio) Vazão Entrada/Saída . . . 33

Figura 14 – CoD Vazão Entrada/Saída sem Outliers . . . 34

Figura 15 – Fifa Vazão Entrada/Saída sem Outliers . . . 35

Figura 16 – MKx Vazão Entrada/Saída sem Outliers . . . 35

Figura 17 – CoD (ADSL) Volume do Tráfego . . . 37

Figura 18 – CoD (Fibra) Volume do Tráfego . . . 37

Figura 19 – CoD (Radio) Volume do Tráfego . . . 38

Figura 20 – Fifa (ADSL) Volume do Tráfego . . . 39

Figura 21 – Fifa (Fibra) Volume do Tráfego . . . 39

Figura 22 – Fifa (Radio) Volume do Tráfego . . . 40

Figura 23 – MKx (ADSL) Volume do Tráfego . . . 41

Figura 24 – MKx (Fibra) Volume do Tráfego . . . 41

Figura 25 – MKx (Radio) Volume do Tráfego . . . 42

Figura 26 – RTT CoD . . . 44

Figura 27 – RTT Fifa . . . 46

Figura 28 – RTT Mkx . . . 48

Figura 29 – Tamanho Pacotes CoD . . . 50

Figura 30 – Tamanho Pacotes Fifa . . . 51

Figura 31 – Tamanho Pacotes MKx . . . 51

Figura 32 – Intercalação entre Pacotes CoD . . . 52

Figura 33 – Intercalação entre Pacotes Fifa . . . 53

Figura 34 – Intercalação entre Pacotes MKx . . . 53

(11)

Lista de tabelas

Tabela 1 – Lista de Jogos mais vendidos no mundo por gênero (em milhões) . 16

Tabela 2 – Tráfego de Consumo da Internet 2015-2020 (PB por mês) . . . 17

Tabela 3 – RTT CoD(ADSL) . . . 43 Tabela 4 – RTT CoD(Fibra) . . . 44 Tabela 5 – RTT CoD(Radio) . . . 44 Tabela 6 – RTT Fifa(ADSL) . . . 45 Tabela 7 – RTT Fifa(Fibra) . . . 46 Tabela 8 – RTT Fifa(Radio) . . . 46 Tabela 9 – RTT MKx(ADSL) . . . 47 Tabela 10 – RTT MKx(Fibra) . . . 48 Tabela 11 – RTT MKx(Radio) . . . 48

(12)

Lista de abreviaturas e siglas

ADSL Asymetrical Digital Subscriber Line CoD Call of Dutty

FPS First-Person Shooter

IFPE Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco IP Internet Protocol

Kbps Kilobytes por segundos

Mb Megabytes

MKx Mortal Kombat X

MMORPG Massively Multiplayer Online Role-Playing Game MMOSG Massively Multiplayer Online Social Game

ms Milissegundos

P2P Peer-to-Peer

PC Personal Computer

PS4 PlayStation 4

PSN Playstation Network

RPG Role Playing Game

RTT Round Trip Time

SIE Sony Interactive Entertainment

TCP Protocolo de Controle de Transmissão UDP User Datagram Protocol

UIT União Internacional de Telecomunicações VLAN Virtual Local Area Network

(13)

Sumário

1 INTRODUÇÃO . . . . 14 1.1 Motivação e Contextualização . . . . 14 1.2 Objetivos . . . . 17 1.3 Conteúdo da Dissertação . . . . 18 2 TRABALHOS RELACIONADOS . . . . 20 3 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO . . . . 23

3.1 Coleta e Análise de Tráfego . . . . 23

3.2 Proposta de Avaliação de Desempenho . . . . 25

3.2.1 Objetivo . . . 25 3.2.2 Questões de Pesquisa . . . 25 3.2.3 Plano de Experimento . . . 25 3.2.3.1 Métricas . . . 25 3.2.3.2 Níveis e Fatores . . . 26 3.2.3.3 Experimentos . . . 26

4 ESTUDO DE CASO: AVALIAÇÃO DO PERFIL DE TRÁFEGOS NA PSN . . . . 28

4.1 Taxa de Vazão . . . 28

4.1.1 CoD Gênero FPS . . . 28

4.1.2 Fifa Gênero Esporte . . . 30

4.1.3 Mkx Gênero Luta . . . 32

4.1.4 Outliers . . . 34

4.2 Volume do Tráfego . . . . 36

4.2.3 Mkx Gênero Luta . . . 40

4.3 Delay, ou Atraso (Round-Trip Time) . . . . 43

4.3.3 MKx Gênero Luta . . . 47

4.4 Tamanho dos Pacotes . . . . 49

(14)

4.5 Tempo de Intercalação entre Pacotes . . . . 52

4.5.3 MKx Gênero Luta . . . 53

4.6 Discussão . . . . 54

5 ESTUDO DE CASO: IFPE E SEUS SISTEMAS . . . . 57

5.1 A Instituição . . . . 57

5.2 Sistemas RNP . . . . 58

5.2.1 [email protected] . . . 58

5.2.2 Conferência Web . . . 59

5.3 Aplicação . . . . 60

6 CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS . . . . 63

6.1 Trabalhos Futuros . . . . 64

(15)

14

1 INTRODUÇÃO

Os jogos de videogame tornam-se cada vez mais populares. Começou como um passatempo, ou uma brincadeira de criança. Hoje já é uma das principais formas de entretenimento no mundo. Para popularizar e unir os jogadores pelo mundo foi criada a modalidade dos jopósgos online. Segundo Adams (ADAMS, 2014), os jogos eletrônicos online é um jogo de vídeo que é reproduzido em partes ou totalmente através da Internet ou de outra rede de computadores. Esta está sendo a principal modalidade dos gamers se desfrutarem dos seus jogos.

Para acessar os servidores dos jogos online os brasileiros dispõem de meios de acesso a rede por tecnologias distintas sendo elas a mais comum ADSL, mas também podemos encontrar via rádio, fibra, satélite e a cabo. Para utilizar dos jogos, sejam eles offline ou online, os gamers necessitam de uma plataforma para jogá-los. Os consoles é um tipo de acesso aos videogames assim como os computadores pessoais (PC) e os dispositivos móveis como os celulares.

Lançado no final de 2013 pela Sony, o PlayStation®4 (PS4™) é considerado um console da 8º geração, porém apenas a segunda geração a de fato ter jogos online jogados em massa. O PS4 acessa a internet através da sua rede própria de jogos chamada de Playstation Network (PSN).

Estudos da Newzoo (HOLLEMAN, 2016), líder de mercado em pesquisas de jogos, mostram que 19% dos gamers no Brasil utilizam o console PS4 para jogarem online. É considerado um número não muito expressivo, uma vez que só tem outro grande concorrente de sua geração que é o Xbox One produzido pela Microsoft. Isso se dá ao fato dos preços dos consoles praticados no Brasil, tendo ainda os seus antecessores como o PlayStation®3 e o PlayStation®2 para dividir o mercado.

Ainda nos mesmos relatórios da Newzoo mostram que no Brasil onde temos uma população de aproximadamente 200 milhões de habitantes, 60 milhões estão conectados a internet. Destes, 33,6 milhões são gamers. Em 2015 gerou-se uma receita de U$1,5 bilhão, um acréscimo de 14% em relação a 2014. Espera-se que de 2014 a 2018 tenha um aumento de 12,4% nas receitas. Desta forma o Brasil encontra-se em décimo primeiro no ranking do mercado da indústria dos games no mundo, e o líder da América Latina.

1.1 Motivação e Contextualização

A Sony Interactive Entertainment (SIE) anunciou em dezembro de 2016(PLAYS-TATION®4. . . , 2016) que o PlayStation®4 (PS4™) vendeu cumulativamente mais de 50

(16)

Capítulo 1. INTRODUÇÃO 15

milhões de unidades. De acordo com a Sony (SONY. . . , 2017), existem, ao todo, 26,4 milhões de assinaturas acumuladas até 31 de março de 2017, período que corresponde ao ano fiscal de 2016. Em comparação, o número de usuários pagantes da Playstation Plus no ano fiscal anterior (2015), período que foi até 31 de março de 2016, era de 20.8 milhões.

Figura 1 – Total Consoles Vendidos até 2016

http://www.vgchartz.com/weekly/42736/Global/

De acordo com os dados da própria Sony assim como estudos de terceiros como revelado no gráfico acima, podemos destacar que em consoles o PS4 tem quase que o dobro de vendas do seu principal concorrente o Xbox One e 40% a mais de vendas que o Wii U da Nintendo.

Vários gêneros de jogos são disponibilizados para comunidade dos gamers, como os de ação/aventura, corridas, rpg. Dentre esses também podemos destacar os chamados Fisrt Person Shoot (FPS), ou seja, jogos de tiro em primeira pessoa como por exemplo as séries do Batllefield, Call of Duty também conhecido como CoD. Estão os jogos de esportes das famosas séries da produtora Eletronic Arts como NHL, Fifa Soccer, NFL entre outros. E outro formato de jogos eletrônico muito popular no mundo online são os de lutas como Street Fighter e Mortal Kombat.

A tabela abaixo demonstra o número de vendas mundiais, em milhões dos maiores de cada gênero.

(17)

Tabela 1 – Lista de Jogos mais vendidos no mundo por gênero (em milhões)

Nome Gênero Vendas

Call do Duty: Black Ops

3 FPS 14,89

GTA V Ação 14,04

Fifa 17 Esporte 10,05

Fallout 4 RPG 7,52

Mortal Kombat X Luta 2,91

Need for Speed (2015) Corrida 2,58

http://www.vgchartz.com/platform/69/playstation-4/

Esses números servem para dimensionar o quanto os jogos eletrônicos estão fazendo parte do mercado de entretenimento.

Também estamos presenciando um período onde o esporte eletrônico, também conhecido como eSports, vem crescendo muito com mais adeptos de fãs, telespecta-dores que estão dispostos a parar e assistir aos eventos que acontecem ao redor do mundo. Isso traz não só fãs mais também patrocinadores e empresas interessadas em investir nessa nova modalidade. Pode-se dizer que hoje o eSports é uma realidade. Basicamente este termo é dado às competições dos jogos eletrônicos que podem ser jogados de qualquer gênero, não só os gêneros de simuladores de esportes reais.

A Cisco prevê (CISCO. . . , 2014) que o tráfego global de dados IP atinja os 168 exabytes por mês em 2019, mais 59.9 exabytes por mês que em 2014. Em 2019, o fluxo de tráfego nas redes IP vai ser quase tanto quanto o total acumulado entre 1984 e 2013, os chamados “Anos da Internet”. Vários elementos vão moldar o tráfego IP nos próximos anos inclusive impacto dos Jogos. A Cisco prevê um aumento significativo do tráfego de rede associado a downloads relacionados com jogos, devido à maior capacidade de armazenamento dos consoles, ao crescimento do tráfego de upstream na nuvem e à proliferação das conexões de fibra ótica.

(18)

Ainda de acordo com estudos da Cisco o tráfego na Internet para o consumidor no período de 2015 a 2020 o streaming de vídeo na Internet e os downloads estão começando a ter uma parcela maior de largura de banda e crescerão para mais de 80% de todo o tráfego de Internet do consumidor até 2020. Na tabela abaixo podemos observar o aumento do tráfego por segmento.

Tabela 2 – Tráfego de Consumo da Internet 2015-2020 (PB por mês)

Segmento 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Acumulado 2015-2020 Vídeo 28,77 38,12 50,51 66,26 86,71 109,91 31% Webmail e Dados 7,56 9,17 11,06 12,76 14,06 17,01 18% Compartilhamentos 5,97 5,94 5,86 5,74 5,65 5,97 0% Games online 82 126 189 294 421 568 47% http://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/service-provider/visual-networking-index-vni/complete-white-paper-c11-481360.html 1.2 Objetivos

Este trabalho tem como objetivo analisar por métricas pré-estabelecidas o perfil de tráfego de diferentes gêneros de jogos sobre distintos meios de acesso à rede da PSN através da internet, principal ferramenta para acessar os jogos online no console Playstation 4. Dentre os meios estão a tecnologia chamada de ADSL, sigla para Assymmetric Digital Subscriber Line (algo como “Linha Digital Assimétrica para Assinante”), Fibra e Rádio. Quanto aos jogos os gêneros eleitos são de luta, esporte e fps.

Os usuários da rede PSN, hoje, não tem conhecimentos do consumo da franquia de dados de internet, caso haja, para acessar a rede da PSN. Assim como não conhecem a taxa de vazão real que devem contratar para poder realizar os seus jogos de forma satisfatória no console Playstation 4. Os provedores de internet precisam mensurar o delay dos seus jogos, o tempo de intercalação entre pacotes assim como o tamanho dos pacotes para determinadas tecnologias de acesso à rede.

(19)

de acesso à rede distintas, analisando de forma quantitativa e qualitativa através da captura dos pacotes durante o fluxo do tráfego entre o console e à rede da PSN.

A captura dos pacotes nos permite extrair, através de determinadas ferramentas, os dados neles contidos. De posse desses dados podemos separar as informações e gerar gráficos para um melhor entendimento e comparação das métricas entre os gêneros dos jogos e suas tecnologias de acesso à rede.

Com o conhecimento do comportamento do perfil de tráfego pelos chamados Internet Service Provider (ISP), é possível provisionar a rede para que seus clientes mais exigentes possam ter um melhor aproveitamento dos seus jogos online, uma vez que o mercado já conta com dezenas de milhares de usuários todos ávidos por uma melhor qualidade de serviço. Os usuários/clientes diante dos resultados desse estudo, também possam contratar os planos comerciais das operadoras vigentes mais adequado à sua necessidade, de acordo com os gêneros mais jogados e o tempo gasto mensalmente.

1.3 Conteúdo da Dissertação

Além dessa introdução, a dissertação está organizada em mais cinco capítulos como se segue:

• Capítulo 2 – Trabalhos Relacionados. Nesse capítulo, apresentamos estudos que já foram feitos em cima de Análise de desempenho em tráfegos na rede de diversos jogos, a fim de fundamentar este trabalho pelo que já foi pesquisado. • Capítulo 3 – Metodologia do Trabalho. Nesse capítulo, apresentaremos a

pro-posta abordada nesta dissertação assim como o plano de experimentos que será realizado a fim de obter as informações necessárias para análise de de-sempenho da rede da PSN. Apresentar o ambiente, de como foi montado, as formas de como foram capturado e como foram analisados os dados do tráfego existente dento da rede estudada.

• Capítulo 4 – Estudo de Caso: Avaliação do perfil de tráfego da Playstation Network (PSN). Nesse capítulo é analisado os dados capturados, através das métricas sugeridas como vazão, volume do tráfego, tamanho dos pacotes e ou-tras para análise do desempenho da rede da PSN assim como a discussão das análises feita neste capítulo e analisados de acordo com o plano de experimento em seus níveis, ou seja, tecnologia por tecnologia de acesso à rede.

• Capítulo 5 - Estudo de Caso: IFPE e seus Sistemas. Explanação sobre o cenário profissional e semelhanças dos serviços utilizados no Instituto Federal

(20)

de Educação, CIências e Tecnologia de Pernambuco com os avaliados neste trabalho.

• Capítulo 6 - Conclusão e Trabalhos Futuros. Nesse capítulo, concluímos a disser-tação, fazendo um breve resumo dos resultados obtidos, além das possibilidades de trabalhos futuros.

(21)

20

2 TRABALHOS RELACIONADOS

Por ser uma plataforma relativamente recente, não foi encontrado estudos sobre a análise de desempenho na rede PSN do PS4, apesar de termos estudos sobre jogos FPS em outras plataformas, como Computador Pessoal (PC). Ratti (RATTI; HARIRI; SHIRMOHAMMADI, 2010) apresenta uma visão do tráfego na Internet de vários jogos de tiro em primeira pessoa, analisando e modelando em sua pesquisa através de métricas como intercalação entre pacotes e tamanho dos pacotes, tanto do lado do servidor como do lado do cliente. Nesse estudo foi observado que os hardwares envolvidos implicam diretamente no desempenho tanto do lado do servidor como no lado do cliente, pois os cálculos obtidos mostram uma estreita relação entre a velocidade do processador e a taxa de geração de pacotes.

Perelman (PERELMAN; JI; CHEN, 2009) analisa o tráfego e a segurança do Playstation 3 através dos padrões de tráfegos em um jogo específico de FPS “Resis-tance: Fall of Man” onde foi constatado que em 60 minutos de jogo, o padrão do tráfego é constante, com decréscimos aproximadamente a cada 15 minutos. Isto é devido ao fato de que os círculos do jogo são geralmente de quinze minutos, a menos que uma determinada contagem é alcançada. Ao ser averiguado outros jogos foi constatado que diferentes tipos de jogos podem apresentar padrões diferentes, dependendo do seu gênero.

Não só jogos de FPS já foram estudados e analisados. Jogos que se enquadram nos tipo de Jogos Sociais Online Massivos para Múltiplo Jogadores (MMOSG) e Jogos de Interpretação de Personagens Online Massivo para Múltiplo jogadores (MMORPG). Segundo R. Antonello (ANTONELLO, 2008), que analisou o jogo Second Life, um jogo do gênero MMOSG, também através de métricas, chegou a conclusão que o jogo em questão utiliza uma arquitetura cliente-servidor assimétrica, onde cada servidor é dedicado a uma tarefa específica, assim como a vazão gerada pelo Second Life é assimétrica, isto é, a vazão de entrada é diferente da vazão de saída. Também foi observado que o Second Life utiliza na camada de transporte os protocolos TCP e UDP.

Sobre jogos MMORPG, diversos trabalhos como (WANG et al., 2012; SVOBODA; KARNER; RUPP, 2007; CHEN; HUANG; LEI, 2007) analisaram o tráfego deste gênero de jogo através de métricas tais quais consumo da largura de banda, tamanho de pacotes, delays, intercalação de pacotes, servindo como norte para este trabalho.

Mirko (SUZNJEVIC; MATIJASEVIC, 2103) apresenta estudos onde a captura do tráfego se deu pela figura seguinte:

(22)

Capítulo 2. TRABALHOS RELACIONADOS 21

Figura 2 – Etapas típicas que levam à análise e modelagem de tráfegos

O mesmo aponta que as características do tráfego de jogo são determinadas com base na captura e filtro dos pacotes. Existem várias características de tráfego que são comumente de interesse para os pesquisadores: Tamanho dos Pacotes, Taxa dos Pacotes, Largura de Banda e Tempo de chegada entre Pacotes.

Xiaofei (WANG et al., 2012) utilizou diferentes tecnologias de acesso a rede para analisar como essa tecnologias afetam o tráfego do jogo World of Wacraft (MMORPG) como a cabeada Ethernet, e as sem fio Wifi e Wimax usando métricas já citadas em outros trabalhos como o consumo da largura de banda, assim como o atraso também conhecido como delay, e a taxa de perda de pacotes. Abaixo podemos observar o consumo da largura de banda, uma das métricas utilizadas por tecnologias diferentes.

Figura 3 – Metrica de desempenho do tráfego

Em Matthew (DAVIES et al., 2015) fez uma análise forense do Sony Plastation 4. Porém neste artigo focaram, como o próprio nome do tema sugere, em averiguar quesitos de seguranças, pois o PS4 não é só um mecanismo de entretenimento. O mesmo oferece suporte para fazer amizades, troca de mensagens, salas de bate-papos por voz e outros tipos de interações.

(23)

Capítulo 2. TRABALHOS RELACIONADOS 22

Como podemos observar, vários trabalhos e pesquisas foram realizados para analisar a rede de tráfego de jogos, porém nenhum específica para fazer uma análise de desempenho do tráfego do PS4 na sua rede PSN por diferentes tecnologias de acesso a rede. O console recebeu um artigo de forma superficial de uma análise forense, mas não de desempenho da sua rede. Desta forma, este trabalho propõe um estudo do perfil de tráfego do PS4.

(24)

23

3 METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO

Este capítulo mostra a metodologia utilizada para captura do tráfego da rede da PSN, assim como a metodologia da análise do tráfego com suas métricas.

3.1 Coleta e Análise de Tráfego

Três ambientes foram montados para obtenção dos dados para análise. Esses ambientes estão organizados de acordo com o descrito no plano de experimento, divididos em fatores e seus níveis.

Figura 4 – Diagrama do ambiente

Neste ambiente como pode ser visto, são usados diferentes tipos de acesso a rede:

(a) Rádio por uma conexão de 20Mbps (b) ADSL por uma conexão de 20Mbps (c) Fibra por uma conexão de 20Mbps

As capturas dos pacotes foram realizadas através de uma máquina rodando a versão do Linux Kali versão 32bits 2016.2 utilizando a ferramenta tcpdump para capturar os pacotes que trafegaram entre o PS4 na rede da PSN. Fez-se necessário um equipamento para fazer o port mirroring, o chamado espelhamento de porta. O Equipamento em questão é o RB-750 da Mikrotik rodando o RouterOS.

O tráfego de rede viaja em pacotes de dados. Cada pacote de dados contém as informações que ele precisa para viajar através da rede. Esta informação é contida em um cabeçalho. Um cabeçalho contém o endereço de destino e da origem, informações de estado e identificadores de protocolo. O restante do pacote contém os dados

(25)

Capítulo 3. METODOLOGIA DE AVALIAÇÃO 24

que estão sendo enviados. Os dispositivos responsáveis pelo roteamento leem as informações nesses pacotes e envia-os para o seu destino correto.

Sniffing é um processo que monitora e captura passivamente estes pacotes. Tcpdump é uma ferramenta de sniffer de pacotes que é usada por administradores de rede para analisar o tráfego em uma rede. Algumas razões para executar um sniff no tráfego em uma rede seria verificar a conectividade entre hosts, ou analisar o tráfego que está atravessando a rede. Existem várias ferramentas disponíveis, como Ethereal,Snort, Etherape, tcpdump e outras.

Segundo Zhang (ZHANG; MOORE, 2007), o método de espelhamento de portas precisa armazenar pacotes do link monitorado até que possam ser enviados através do link espelhado, sendo uma abordagem para monitoramento de tráfego de rede local que envolve o envio de uma cópia de cada pacote de uma porta de origem (source) do switch de rede (ou VLAN) para uma porta de destino (destination), fazendo o espelhamento do tráfego para análise. O espelhamento de portas permite que o administrador acompanhe o desempenho do switch e solucione problemas de rede, colocando um analisador de rede, ou analisador de protocolo, na porta que está recebendo os dados espelhados. O analisador captura, examina e avalia os dados sem afetar a comutação de tráfego do cliente na porta de origem.

Após entendimento do que é a captura de dados e o espelhamento de portas será realizadas as capturas dos dados no ambiente montado com a seguinte linha de comando: #tcpdump -w /home/ifpe/coleta/dados.cap -n -s 0 host 192.168.88.253

Onde:

• w - arquivo de destino onde é escrito a saída da captura • n - não resolver nomes

• s - setado em 0 para que o tcpdump capture os pacotes completos, independente dos seus tamanhos

• host - para capturar apenas os dados que tem como destino/origem o console PS4

Esse experimento final será realizado 3 vezes, em um tempo médio de dez minutos para cada tecnologia de rede, ou seja, uma para cada gênero de jogo como citado no plano de experimento: Fifa 17, Call of Dutty: Black Ops III (CoD) e Mortal Kombat X (MKX). De posse de cada arquivo gerado, em um total de nove, pode ser gerado os resultado de suas métricas, através de programas desenvolvidos em C++ e também utilizando o Wireshark para acessar os traces gerados pelo sniffer , para posterior geração dos gráficos via LibreOffice, Easyfit e o R.

(26)

3.2 Proposta de Avaliação de Desempenho

Cada servidor oferta largura de banda para vários usuários e, portanto, as transmissões de seus dados concorre com as transmissões dos seus clientes. Com a chegada da qualidade de serviço (quality os service - QoS), é capaz de ofertar maior garantia e segurança para aplicações avançadas, como os jogos online, de forma que o fluxo de dados desta aplicação possa ter prioridade em relação a aplicações tradicionais.

Segundo Costa(COSTA, 2008), sempre que uma rede é estruturada, uma das principais dificuldades encontradas é o atendimento das características de desempenho almejadas. Uma vez que o projeto é testado, pode ser essencial a realização de testes probatórios de qualidade. Muitas vezes, os engenheiros precisam analisar determinados cenários de operação, mais críticos, e observar se os resultados obtidos atendem às métricas desejadas ou compatíveis com as validações realizadas. Estes testes podem ser utilizados para avaliar desde grandes estruturas de rede até dispositivos individuais.

Por padrão, os testes de desempenhos são executados com a injeção de um determinado tráfego na rede e, por consequência, a análise da resposta da rede a este tráfego. O método de geração deste tráfego pode ser simples ou obedecer a padrões complexos. Vários aspectos de desempenho podem ser observados nas métricas citadas logo em seguida no plano de experimentos.

3.2.1 Objetivo

Essa proposta de avaliação de desempenho visa analisar o tráfego de dados dos jogos online da Playstation Network no Playstation 4.

3.2.2 Questões de Pesquisa

Algumas questões importantes desta pesquisa que se espera que sejam respon-didas nesta avaliação são o comportamento na PSN através de diferentes tecnologia de acesso a rede como ADSL, Rádio e FIBRA através de diferentes gêneros de jogos online como jogos de Tiro em Primeira Pessoa (FPS), Esporte e Luta.

3.2.3 Plano de Experimento

Aqui descrevemos como nosso experimento serão analisados. Métricas, fatores e seus níveis, e todo o experimento detalhado:

3.2.3.1 Métricas

O desempenho da PSN será observado através das métricas abaixo em cada diferente tecnologia de acesso à redes em cada gênero de jogo online:

(27)

• Taxa de Vazão: É definido como o montante do fluxo de dados dentro do sistema durante um determinado intervalo de tempo.

• Volume de Tráfego: O montante do tráfego gerado em um determinado intervalo de tempo de jogo.

• Delay, ou Atraso (Round-Trip Time): O RTT é definido como o tempo de duração do momento que os dados de um pacote TCP é enviado do cliente para o servidor até o momento no qual o pacote correspondente confirma sua chegada no servidor ao cliente.

• Tamanhos do Pacote: Traçar o resultado do tamanho dos pacotes em diferentes gêneros dos jogos em suas diferentes tecnologia de acesso a rede.

• Tempo de Intercalação dos Pacotes: Significa o tempo de intervalo entre dois pacotes consecutivos do cliente ou do servidor do jogo.

3.2.3.2 Níveis e Fatores

Fatores são variáveis que afetam o resultado das experiências. Cada fator tem um conjunto de valores alternativos (níveis). Níveis são os valores que cada fator pode assumir ou seja, cada nível é uma das alternativas para o fator correspondente.

Fatores Níveis

Tecnologias de Acesso a Rede ADSL Rádio

Fibra

Gênero de Jogos (Jogo) FPS (Call of Dutty: Black Ops 3) Esporte (Fifa 17)

Luta (Mortal Kombat X)

3.2.3.3 Experimentos

Essas experiências mesclarão as tecnologias de acesso a rede com os gêneros de jogos online para extrair seus dados para serem analisados através das métri-cas mencionadas. No início serão avaliadas cada fator para em seus níveis por um tempo de 5/10/15 minutos aumentando gradativamente para uma melhor análise do comportamento da rede.

Em CoD o cenário utilizado será o jogo multiplayer on line na opção de partida pública com o estilo “Mata-Mata em Equipe” durante dez minutos como mencionado.

(28)

Em Fifa o cenário será partida de “Temporada online” com duração de dez minutos de captura.

Em MKX o cenário será partida “Jogador VS. Jogador” por “Partida de Jogador” com batalhas até chegar no tempo de dez minutos.

(29)

28

4 ESTUDO DE CASO: AVALIAÇÃO DO PERFIL DE TRÁFEGOS NA

PSN

Neste capítulo será realizada a análise do perfil de tráfego encontrado na rede da PSN. As métricas de taxa de vazão, volume do tráfego, tempo entre pacotes, tamanho dos pacotes e delay (RTT). Todos os testes foram feito em 9 cenários. Três vezes para cada gênero de jogo online em cada tipo de tecnologia de acesso a rede seguindo o plano de experimentos.

4.1 Taxa de Vazão

Os gráficos da taxa de vazão foram construídos a partir da média da taxa de vazão a cada 30 segundos e agrupado os resultados em 20 tempos distintos totalizando 600 segundos (ou 10 minutos),como definido no plano de experimento, o tempo previsto para as coletas foram de 600 segundos (ou 10 minutos). No eixo x temos os tempo múltiplos de dez representados em segundos. No eixo y a taxa representada em kilobytes por segundos (kbps)

4.1.1 CoD Gênero FPS

As figuras abaixo mostram as séries temporais para vazão de entrada e de saída do jogo Call of Dutty: Black Ops III para cada tecnologia de acesso a rede.

Figura 5 – CoD (ADSL) Vazão Entrada/Saída

(30)

Capítulo 4. ESTUDO DE CASO: AVALIAÇÃO DO PERFIL DE TRÁFEGOS NA PSN 29

a velocidade de conexão de rede necessária é em média de 96,38kbps, que é a taxa de vazão de entrada somada a taxa de vazão de saída.

Figura 6 – CoD (Fibra) Vazão Entrada/Saída

Na conexão por fibra a taxa de vazão de 92,18kbps é bem parecida com a ADSL, permanecendo a taxa de vazão de saída acima da taxa de vazão de entrada e com o comportamento quase que uniforme.

Figura 7 – CoD (Radio) Vazão Entrada/Saída

No gráfico da tecnologia radio os testes da taxa total ficou em uma média de 94,95kbps, seguindo o mesmo padrão das outras tecnologias de rede onde a taxa de vazão de saída é maior do que a taxa de vazão de entrada.

(31)

Podemos observar picos na vazão de entrada e depressões na vazão de saída em 220 segundos da rede via ADSL (Figura 5), em 430 segundos na rede por fibra (Figura 6) e 520 segundos na rede via radio (Figura 7). Esse fenômeno se deve ao fato do modo de jogo combate ficar suspenso durante esse curto período. O modo de jogo escolhido em CoD, como dito no capítulo anterior na seção de experimentos, acaba a cada 100 eliminações dos integrantes de uma das equipes. Com o termino das 100 eliminações tem a opção de sair do jogo ou recomeçar esperando que outros jogadores online entrem na mesma partida. E este fim do combate pode ocorrer em qualquer momento durante os dez minutos da coleta. Com o reinício dos combates podemos constatar que o padrão volta a sua taxa habitual.

4.1.2 Fifa Gênero Esporte

Nas figuras seguintes observemos o perfil do tráfego da rede da PSN com jogo online Fifa.

Figura 8 – Fifa (ADSL) Vazão Entrada/Saída

A vazão total da tecnologia ADSL (Figura 8) para o jogo Fifa fica em torno de 58,21kbps. As taxas de vazão de entrada e de saída se comportam quase que da mesma maneira. Houve um declínio em ambas as taxas (entrada/saída), chegando a 14,25kbps na taxa de entrada e 21,60kbps na taxa de saída.

(32)

Figura 9 – Fifa (Fibra) Vazão Entrada/Saída

Na tecnologia de acesso por fibra a taxa de vazão total foi de 51,24kbps, se mostrando bastante uniforme em ambas, tanto entrada como saída, havendo uma variação de saída em torno de 6kbps onde tivemos uma mínima de 22kbps e uma máxima de 28kbps. Já na taxa de entrada houve uma variação maior em torno de 8kbps onde teve uma mínima de 21kbps e máxima de 29kbps .

Figura 10 – Fifa (Radio) Vazão Entrada/Saída

Na vazão total do jogo online Fifa via radio obtivemos a taxa de 51,58kbps. Na taxa de entrada houve uma mínima de 23kbps em um determinado tempo e uma máxima de 28kbps. Na taxa de vazão de sáida o gráfico também se mostrou quase que uniforme com uma mínima de 22kbps e uma máxima de 26kbps.

(33)

Observamos que no gráfico feito pela tecnologia ADSL (Figura 8) houve um de-clínio no começo da coleta. Isso se deve pelo momento em que começou a coleta de dados, o jogo foi imediatamente pausado por um dos jogadores. Desta forma as carac-terísticas do jogo de fato ainda não tinha se mostrado. Estava na tela de preparação do ambiente, ou seja, sem o fluxo do jogo propriamente dito. Após esse início, pausado, o gráfico se torna padrão ao habitual.

Nos outros gráficos, fibra (Figura 9) e radio (Figura 10) pode-se observar que a taxa de vazão de entrada e de saída se comportam iguais ficando na casa dos 51kbps. A taxa do gráfico ADSL (Figura 8) não fica muito além das outras tecnologias. Isso se deve ao fato de momentos no jogo, ou seja, eventos como expulsão, gols, substituição de jogadores entre outros. Mas nada que saia do padrão em relação as três tecnologias de acesso à rede.

4.1.3 Mkx Gênero Luta

Por fim desta métrica analisaremos o comportamento das tecnologias de acesso a rede em relação ao jogo Mortal Kombat X nas figuras abaixo.

Figura 11 – MKx (ADSL) Vazão Entrada/Saída

A taxa de vazão de entrada e saída do jogo Mortal Kombat em seu primeiro cenário (ADSL) já se mostrou bem além dos outros jogos online visto anteriormente neste trabalho, tendo em média uma taxa total de vazão de 220,87kbps. Durante o jogo houve uma variação em torno de 20% com mínimas de 100kbps e máximas de 120kbps tanto taxa de vazão de entrada como de saída. Havendo entre os segundos 280 até 370 um declínio que chegou a mínima aos 340 segundos para menos de 20kbps nas duas taxas. Fora este evento, a taxa se manteve em um padrão.

(34)

Figura 12 – MKx (Fibra) Vazão Entrada/Saída

Na tecnologia de acesso a rede pela fibra a taxa de vazão total teve uma média de 233,47kbps. O jogo MKx continuou com a taxa de vazão próxima a taxa de vazão do cenário anterior, ADSL que foi de 220,87kbps. Tendo pico de 120kbps nas vazões de entrada e de saída e declínios na casa dos 80kbps.

Figura 13 – MKx (Radio) Vazão Entrada/Saída

Assim como no gráfico da taxa de vazão do ADSL, no gráfico da tecnologia por radio as taxas de saída e de entrada se mantiveram em conjunto com picos de 120kbps e declínio de 90kbps, chegando a uma taxa de vazão total em média de 230,35kbps, ficando entre as taxas ADSL e fibra.

(35)

No gráfico do jogo online Mortal Kombat X com a tecnologia de acesso a rede ADSL constatamos um declínio no segundo 340. Isso se dá ao fato do modo de jogo se basear em uma luta melhor de três rounds, no qual dura menos de dois minutos ao todo. Ao fim de cada luta é questionado aos jogadores online se desejam a revanche com os mesmo personagens, ou se desejam escolher novos personagens para uma nova luta. O que ocasionou esse declínio foi justamente o adversário desta luta durante o teste ter decidido mudar de personagem e ter passado um certo tempo escolhendo o personagem o qual iria para próxima luta. Após escolha do personagem o padrão da taxa de vazão voltou ao habitual. Esses desvios são conhecidos como outliers.

4.1.4 Outliers

Embora as definições variem, um outlier, segundo Jarrel (JARREL, 1994) é geralmente considerado um ponto de dados que está longe da norma para uma variável ou população . Hawkins descreveu um outlier como uma observação de que “se desviou muito de outras observações para suscitar suspeitas de que foi gerado por um mecanismo diferente” (HAWKINS, 1980).

Osborne (OSBORNE, 2004) cita que há algumas controvérsia sobre o que constitui um outlier e como se quer removê-los ou não. A regra simples (por exemplo, valores três vezes ou desvios padrões da média) é um bom ponto de partida. Alguns pesquisadores preferem a inspeção visual dos dados.

Recuperemos os dados das pesquisas da tecnologia de acesso à rede por ADSL dos três gêneros de jogos onde os mesmo apresentaram pontos de desvio padrão considerável dos dados coletados para servir de modelo para análise dos dados removendo seus outliers.

(36)

Figura 15 – Fifa Vazão Entrada/Saída sem Outliers

Figura 16 – MKx Vazão Entrada/Saída sem Outliers

Foram utilizados valores médios que seguiram o padrão nos pontos de outliers. Estes pontos, como já observado, se formaram devido ao tempo de espera para a renovação da arena de batalha no jogo CoD (Figura 5). No jogo Fifa (Figura 8), em seu início, se deu pela pausa no início da partida devido a ajustes na formação das equipes. E em MKx (Figura 11) na demora da escolha do personagem entre uma luta e outra.

Como podemos observar a taxa de vazão sem os outliers segue obedecendo a um padrão da jogabilidade do jogo de fato, sem nenhuma atividade extra ao jogo. Sem os outliers a figura 5 resultou na figura 14 . A figura 8 resultou na figura 15. E a figura 11 resultou na figura 16.

(37)

Vale levar em consideração que a vazão do gênero FPS, onde há vinte usuários simultaneamente no mesmo ambiente a taxa de vazão de saída e de entrada nunca coincidem, do contrário dos jogos do gênero esporte e luta onde o ambiente conta com dois usuários on line.

4.2 Volume do Tráfego

O volume do tráfego se baseia no quantidade dos dados que contém as infor-mações de entrada e saída do cliente para o servidor. Iremos medir em megabytes o volume do tráfego envolvido em cada cenário em um tempo total de 10 minutos, ou seja, 600 segundos.

Kurose e Ross explicam (KUROSE; ROSS, 2010) que o protocolo TCP usa uma apresentação de três vias antes de começar a transferir dados, enquanto o protocolo UDP simplesmente envia mensagens sem nenhuma preliminar formal e, assim, não introduz nenhum atraso para estabelecer uma conexão. O mesmo ainda corrobora que aplicações multimídia, como telefone por internet, videoconferência em tempo real e recepção de áudio e vídeo utilizam os protocolos tanto UDP quanto TCP.

Jogos on line também podem ser considerados aplicações multimídia uma vez que há som e imagem sendo transmitidos. A PSN utiliza tanto o protocolo TCP como o protocolo UDP na camada de transporte. O primeiro protocolo é usado para informações de conexão, troca de mensagens com os jogadores online que estão no ambiente participando do jogo. Já o protocolo UDP é responsável pelo tráfego do jogo propriamente dito, fazendo parte assim do maior volume de tráfego gerado como pode ser visto nas próximas seções. Uma vez que para estabelecer conexões utilizando-se do protocolo UDP não se introduz atraso, este protocolo é mais viável para conexões de jogos on line.

(38)

Figura 17 – CoD (ADSL) Volume do Tráfego

Podemos observar para um jogo de dez minutos na tecnologia de acesso a rede via ADLS houve uma quantidade total do volume do protocolo TCP de 0,28Mb. Já o protocolo UDP teve uma quantidade de 2,79Mb de entrada e 3,95Mb no volume do tráfego de saída, somando-se assim um total de 6,74Mb de dados UDP transmitido entre o cliente e o servidor. O Volume do tráfego geral que é a soma das entrada e saídas dos protocolos TCP e UDP foi de 7,02Mb.

Figura 18 – CoD (Fibra) Volume do Tráfego

Para a tecnologia de acesso via Fibra o protocolo TCP comportou-se de maneira habitual ficando 100Kb a menos que no acesso via ADSL, com um total de 0,18Mb. Os dados do protocolo UDP geraram um volume de 2,55Mb no tráfego de entrada e de

(39)

3,90Mb no tráfego de saída somando um total de 6,45Mb de tráfego UDP. Somando desta forma ao TCP um total de 6,63Mb de volume do tráfego, ficando bem próximo do acesso via ADSL que teve um total de 7,02Mb (Figura 17).

Figura 19 – CoD (Radio) Volume do Tráfego

Para o acesso via radio o comportamento do jogo CoD foi bem parecido com as outras tecnologias de acesso. Ficando com um total de 0,20Mb no volume do tráfego no protocolo TCP. No protocolo UDP o volume de entrada foi de 2,63Mb e de saída igual a 3,97Mb somando um total de 6,60Mb.

De posse dos gráficos das tecnologias de acesso a rede para o gênero FPS podemos observar que o volume do tráfego independe do tipo da tecnologia de acesso a rede para influenciar no seu tamanho. Comparando as três tecnologias foi consta-tado uma diferença em torno de 7,85% na variação do volume. Como dito anterior-mente, o protocolo UDP é responsável pelo volume maior do tráfego gerado chegando a 97,06% de todo o volume ,ficando o protocolo TCP responsável por 2,94% do volume total. Para este jogo do gênero FPS nota-se que o o volume de saída é maior que o volume de entrada de dados em todos os três cenários. Isso quer dizer que mais informações são levadas do lado do cliente para o servidor em relação as informações no sentido servidor para o cliente

Nas três figuras seguintes analisamos o volume do tráfego gerado para as tecnologias de acesso a rede do jogo de esporte Fifa, assim como fizemos para o jogo de FPS.

(40)

Figura 20 – Fifa (ADSL) Volume do Tráfego

Assim como no jogo de FPS o protocolo UDP é dominante em relação ao protocolo TCP. O volume do tráfego total do TCP é de 0,29Mb. No protocolo UDP o volume de entrada chega a 1,94Mb enquanto o de saída 1,98Mb totalizando um tráfego de 3,92Mb. Somando-se os protocolos chegamos a um resultado no volume de tráfego de 4,21Mb em dez minutos de jogo.

Figura 21 – Fifa (Fibra) Volume do Tráfego

Na tecnologia de acesso à rede por fibra o comportamento dos dados são semelhantes à ADSL, diferenciando no tamanho total do volume trafegado. Os dados tcp geraram um total de 0,21Mb, enquanto o UDP geraram um total de 3,50Mb, sendo 1,74Mb de volume de entrada e 1,76Mb de volume de saída, ou seja ambos com um valor bem próximo assim como aconteceu nos testes com a tecnologia ADSL. O total de dados, ou seja, TCP mais UDP foi de 3,71Mb sendo quase iguais os volumes de entrada e de saída, 1,85Mb e 1,86Mb respectivamente.

(41)

Figura 22 – Fifa (Radio) Volume do Tráfego

Por fim, na análise da métrica do volume do tráfego do gênero esporte obser-vamos que o padrão continua o mesmo das outras tecnologias de acesso a rede. Os dados TCP somando pouco volume em relação ao total gerado, isto é, 0,25Mb dos 3,67Mb de todo o volume. Já os dados UDP somaram 3,41Mb entre dados de entrada, 1,69Mb, e dados de saída, 1,72Mb.

De posse desses dados observamos que o volume de dados não se alteram consideravelmente, havendo pequenas mudanças nos números, de uma tecnologia para outra. Na tecnologia ADSL chegou a um total de 4,21Mb, enquanto por fibra e por radio chegaram a 3,71Mb e 3,67Mb respectivamente. Foi observado também que o volume de dados de entrada e o volume de dados de saída se mantiveram bem próximo, ou até mesmo igual (Figura 22), nos cenários apresentados, demonstrando assim que jogos de esporte o perfil do tráfego em relação ao volume dos dados se mantém com a mesma quantidade de entrada e saída.

4.2.3 Mkx Gênero Luta

Nos próximos gráficos analisaremos o volume do tráfego para o gênero de jogo de luta Mortal Kombat X de acordo com os dados capturados nas diferentes tecnologias de acesso assim como o fizemos para os jogos de FPS e esporte.

(42)

Figura 23 – MKx (ADSL) Volume do Tráfego

O primeiros teste para um jogo de luta, MKx, foi feito na tecnologia de acesso a rede via ADSL. Os dados demonstram que nesse tipo de jogo há mais volume de dados trafegando no mesmo intervalo de tempo do que os outros gêneros já analisados: FPS e esporte . Os dados TCP em relação ao UDP se mantém com o mesmo comportamento, representando uma pequena quantidade do total, chegando a 0,50Mb. O volume dos dados do protocolo UDP de entrada e saída são basicamente iguais, sendo 7,71Mb e 7,70Mb respectivamente, chegando a um total de 15,41Mb. Somando-se os protocolos TCP e UDP temos um volume de tráfego de 15,90Mb.

Figura 24 – MKx (Fibra) Volume do Tráfego

No teste da tecnologia via fibra os números seguiram o mesmo padrão da tecnologia anterior, ADSL. Os dados TCP totalizando um volume de 0,58Mb e os dados UDP totalizando 16,26Mb, sendo 8,14Mb no volume de entrada e 8,12Mb no volume

(43)

de saída, fazendo um total de 16,84Mb no volume total trafegado pela rede durante o tempo do jogo.

Figura 25 – MKx (Radio) Volume do Tráfego

O último teste do gênero de jogo luta foi feito via tecnologia de acesso radio. Como de praxe o volume TCP foram mínimos chegando a 0,39Mb. Os dados do protocolo UDP chegaram a quase o mesmo valor: entrada de 8,09Mb e saída 8,08Mb, totalizando 16,17Mb de tráfego gerado. Somando-se ao TCP chegou a um valor total de 16,56Mb.

Nota-se, como dito anteriormente, que o total do volume do tráfego gerado pelo Gênero de luta Mkx foi bem maior do que os outros gêneros de FPS e esporte como CoD e Fifa durante o mesmo período de coleta dos dados, porém manteve o mesmo padrão para o gênero nas diferentes tecnologias de acesso a rede.

Um ponto importante a se observar é que o jogos de lutas e de esporte, nas modalidades de jogo escolhidas, foram de 1 para 1, ou seja 2 jogadores online dentro do mesmo ambiente trocando informações pela rede. Enquanto no jogo de FPS a modalidade de jogo escolhida contempla um ambiente onde vários jogadores, de no máximo até 20, interagem no mesmo cenário online. Por isso podemos notar que o volume dos dados de saída e de entrada dos gêneros luta e esporte sempre estão concomitante no protocolo UDP, enquanto no jogo do gênero FPS o volume do tráfego de saída está sempre acima do volume do tráfego de entrada em todas as três tecnologias de acesso a rede.

(44)

4.3 Delay, ou Atraso (Round-Trip Time)

O RTT também conhecido por delay foi obtido através de medições ativas, ou seja, foram feitas injeções de tráfego extra na rede do servidor do jogos através de um script utilizando-se da ferramenta ping por um tempo de 600 segundos (10 minutos) . O endereços de destinos foram obtidos através dos mesmo dados capturados de cada jogo e traduzidos na ferramenta Wireshark.

A ferramenta ping pode parecer simples, mas traz informações importantes além de simplesmente confirmar se há comunicação com um host remoto qualquer. Ele tam-bém traz alguns valores importantes para determinar o desempenho de uma rede. Para cada linha de resposta echo-reply do ICMP (protocolo utilizado por trás do ping) ele traz o valor do atraso fim-a-fim na comunicação (delay )

As tabelas abaixo mostram os resultado para o jogo CoD na rede ADSL, fibra e radio respectivamente. Tabela 3 – RTT CoD(ADSL) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 600 Pacotes Perdidos 0% Mímima 61,124 Máxima 69,091 Média 62,504 Tempo 599850ms

(45)

Capítulo 4. ESTUDO DE CASO: AVALIAÇÃO DO PERFIL DE TRÁFEGOS NA PSN 44 Tabela 4 – RTT CoD(Fibra) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 596 Pacotes Perdidos 0% Mímima 59,698 Máxima 90,233 Média 60,212 Tempo 599823ms Tabela 5 – RTT CoD(Radio) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 600 Pacotes Perdidos 0% Mímima 60,593 Máxima 131,711 Média 82,223 Tempo 599733ms

De acordos com os dados obtidos montamos a figura a seguir Figura 26 – RTT CoD

(46)

Podemos observar que no ambiente ADSL a média foi de 62,504ms variando entre o mínimo de 61,124ms e o máximo de 69,091ms, havendo assim uma variação de 13,03% entre o mínima e o maior valor encontrado.

No cenário da tecnologia de acesso por Fibra o mínimo encontrada foi de 59,698ms e o máximo de 90,233ms havendo uma variação de 51,15% entre o menor valor encontrado e o maior valor encontrado. Tendo uma média de 60,212ms

Já no cenário com a tecnologia de acesso por radio a variação entre o mínimo e o máximo foi de 117,37%, um valor considerado bastante alto tendo em vista os valores das outras tecnologias de acesso à rede. Chegando a um valor mínimo de 60,593ms e um valor máximo de 131,711. Porém a média se manteve em 82,223ms.

Com base nesses dados podemos observar que no jogo CoD do gênero FPS a tecnologia por fibra foi quem teve os maiores valores nesta métrica nos três casos: mínimo, máximo e média. Já a tecnologia ADSL foi quem obteve os menores números ficando na casa dos 60ms todas as três medições, enquanto na tecnologia por radio foi onde obtivemos a maior variação entre a medição do mínimo e a medição do máximo. 4.3.2 Fifa Gênero Esporte

As tabelas abaixo mostram os resultado para o jogo Fifa na rede ADSL, fibra e radio respectivamente. Tabela 6 – RTT Fifa(ADSL) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 594 Pacotes Perdidos 1% Mímimo 63,350 Máximo 74,300 Média 64,067 Tempo 599170ms

(47)

Capítulo 4. ESTUDO DE CASO: AVALIAÇÃO DO PERFIL DE TRÁFEGOS NA PSN 46 Tabela 7 – RTT Fifa(Fibra) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 598 Pacotes Perdidos 0% Mímimo 57,212 Máximo 102,342 Média 58,857 Tempo 599836ms Tabela 8 – RTT Fifa(Radio) Pacotes Transmitidos 599 Pacotes recebidos 599 Pacotes Perdidos 0% Mímimo 60,438 Máximo 147,519 Média 90,209 Tempo 599808ms

Diante os dados expostos construímos a figura seguinte: Figura 27 – RTT Fifa

(48)

Consta-se que pra a tecnologia ADSL média foi de 64,067ms atingindo o seu maior valor em 74,300ms e o menor em 63,350. Assim com uma variação de 17,28% entre o tempo máximo e o tempo mínimo.

Na tecnologia por Fibra do jogo em questão apresentou a menor média com 58,857ms obtendo um pico de 102,342ms e um mínimo de 57,212ms havendo, desta forma, uma variação de 78,88% entre o máximo e o mínimo.

No ambiente utilizando-se da tecnologia por radio a variação entre a mínimo e o máximo foi a maior constatada entre as três tecnologias analisadas chegando a 144,08%. Porém sua média foi de 90,209ms e ficou mais próxima da mínima que é foi de 60,438. Seu valor máximo do tempo atingiu 147,519ms.

Diante do exposto podemos nota-se que a tecnologia por radio para o jogo fifa obteve em média o maior tempo de atraso com 90,209ms, seguido pela tecnologia ADSL com média de 64,067ms. Com o menor tempo apresentou a tecnologia de acesso por fibra com média de 58,857ms. Assim como acontecido para o jogo de FPS a maior variação entre o mínimo e o máximo ocorreu com a tecnologia por radio chegando a 144,08%.

4.3.3 MKx Gênero Luta

As tabelas abaixo mostram os resultado para o jogo MKx na rede ADSL, fibra e radio respectivamente. Tabela 9 – RTT MKx(ADSL) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 597 Pacotes Perdidos 0% Mímimo 62,650 Máximo 70,200 Média 63,107 Tempo 599830ms

(49)

Capítulo 4. ESTUDO DE CASO: AVALIAÇÃO DO PERFIL DE TRÁFEGOS NA PSN 48 Tabela 10 – RTT MKx(Fibra) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 598 Pacotes Perdidos 0% Mímimo 60,231 Máximo 90,523 Média 62,746 Tempo 599825ms Tabela 11 – RTT MKx(Radio) Pacotes Transmitidos 600 Pacotes recebidos 600 Pacotes Perdidos 0% Mímimo 60,501 Máximo 140,420 Média 84,318 Tempo 599837ms

Diante dos expostos construímos a figura abaixo: Figura 28 – RTT Mkx

(50)

Nota-se que na tecnologia ADSL a média ficou com 63,107ms atingindo tendo um mínimo de 62,650ms e atingindo um pico de 70,200ms. Desta forma chegando a uma variação de 12,05% entre o tempo mínimo e o máximo.

Na tecnologia por fibra, assim como o jogo Fifa, atingiu a menor média das três tecnologias de acesso analisadas para o jogo, chegando a 62,746ms, obtendo uma alta de 90,523ms e com o mínimo próximo da média, 60,231ms, com a variação de 50,29% entre os dois extremos.

Por fim, na tecnologia de acesso a rede por radio obtemos o maior máximo chegando a 140,420ms. Sua média também ficou entre a maior das três tecnologias ficando em torno de 84,318ms chegando ao seu mínimo com 60,501ms. Com isso obteve a maior variação entre as três tecnologias chegando a 132,10%.

A tecnologia por fibra obteve a menor média do tempo de atraso entre as três, enquanto por radio obteve a maior média do tempo de atraso. Também foi na tecnologia via radio que a variação entre o mínimo e o máximo foi maior, assim como o próprio valor máximo do tempo de atraso. Enquanto na tecnologia por ADSL a variação foi a mais comportada, ou seja, a menor variação.

4.4 Tamanho dos Pacotes

Na métrica dos tamanhos dos pacotes são analisados quanto de bytes são car-regados na transmissão de cada pacote. Segundo Morimoto (MORIMOTO, 2011) todos os dados transmitidos através da rede são divididos em pacotes. O uso de pacotes evita que um único micro monopolize a rede por muito tempo e torna mais fácil a correção de erros.

Na Figura 29 podemos observar a média da métrica do tamanho de pacotes das tecnologias de acesso à rede analisadas neste trabalho para o jogo do gênero FPS.

(51)

Figura 29 – Tamanho Pacotes CoD

Nota-se que para o jogo CoD no qual vários jogadores estão dispostos no mesmo ambiente, o tamanho médio dos pacotes de entrada chegam a ser quase três vezes maiores que os pacotes de saídas. Isto não quer dizer que o volume do tráfego de entrada é maior que o de saída, pois como vimos na seção 4.2.1 o volume de saída é maior que o volume de entrada. Isto se explica ao fato do total do número dos pacotes de entrada, 8.719 unidades, serem menor que o total do número dos pacotes de saída, 33.134 unidades. Com isso os tráfego do jogo sai por menores pacotes porém em maior quantidade, ou seja, o tamanho dos pacotes para o jogo CoD é inversamente proporcional ao volume do tráfego.

Ratti et al. explica exatamente essa questão sobre o tamanho dos pacotes do lado do servidor e dos pacotes do lado do cliente.

Os comprimentos de pacotes diferem entre servidores (entrada) e clien-tes (saídas) devido às diferenclien-tes responsabilidades atribuídas a cada um deles. Enquanto o cliente só é necessário para atualizar seu servidor, o servidor deve atualizar regularmente seus vários clientes. Isto resulta em pacotes de cliente sendo relativamente simples em comparação com pacotes de servidor.(RATTI; HARIRI; SHIRMOHAMMADI, 2010)

A figura seguinte analisemos o gráfico do tamanho de pacotes do gênero esporte.

(52)

Figura 30 – Tamanho Pacotes Fifa

Para o jogo do gênero esporte o comportamento do tamanho dos pacotes se mostram bem diferente do gênero FPS, tanto no tamanho dos mesmos, assim como a diferença no tamanho entre os pacotes de entrada e os pacotes de saídas. Podemos observar que o tamanho dos pacotes ficaram em torno de 100 bytes em todas as três tecnologias e nos dois casos entrada/saída. Vale salientar que o jogo do gênero esporte, Fifa, foi capturado em um ambiente 1x1, ou seja, dois jogadores on line no mesmo cenário.

Na próxima figura chegamos ao último gráfico desta métrica para o gênero luta. Figura 31 – Tamanho Pacotes MKx

(53)

No jogo MKx o comportamento para as três tecnologias de acesso se com-portaram de maneira uniforme, tanto na saída quanto na entrada do tamanho dos pacotes.Assim como o jogo do gênero esporte, o gênero de luta também foi avaliado em um ambiente 1x1. Isso se explica em os tamanhos dos pacotes serem quase que equivalente nos dois caminhos ficando próximo aos 250 bytes.

4.5 Tempo de Intercalação entre Pacotes 4.5.1 CoD Gênero FPS

Figura 32 – Intercalação entre Pacotes CoD

Nota-se que o tempo médio de chegada entre os pacotes, sinalizado pela coluna azul, é maior nas três tecnologias de acesso à rede do que o tempo da saída entre os pacotes, sinalizado pela coluna vermelha. Isso pode ser explicado pelo motivo de o servidor ter que mandar pacotes para vários usuários simultaneamente, uma vez que na arena do modo de jogo pode chegar a 20 usuários. Ficando na média de entrada 0,069315s e saída 0,018241s para ADSL, de entrada 0,072179s e de saída 0,18368s para fibra e de entrada 0,067321s e de saída 0,018043s para tecnologia de acesso à rede por radio.

(54)

Figura 33 – Intercalação entre Pacotes Fifa

No tempo de intercalação entre pacotes para o gênero esporte tanto a entrada como a saída se comportaram da mesma forma, em torno de 0,03s do tempo médio entre os pacotes para todas as três tecnologias. Podemos explicar isso devido ao jogo ter no seu cenário 1x1 usuários, como explicado na seção anterior sobre tamanho dos pacotes para o jogo Fifa.

(55)

Na intercalação entre pacotes do gênero luta, assim como esporte, por serem jogos do tipo 1x1 o comportamento entre os dois caminhos também foram uniformes nas três tecnologias, havendo uma divergência na quantidade do tempo que ficou em torno de 0,015s.

4.6 Discussão

Nos subcapítulos anteriores, acompanhamos os resultados de cada métrica estudada nesse trabalho.

Podemos observar que a primeira métrica estudada, a taxa de vazão total ficou na média das três tecnologias de acesso à rede em torno de 95kbps para o jogo de gênero FPS, não diferenciando muito entre as tecnologias de acesso. Um ponto interessante de se observa foram os picos (negativos para vazão de saída e positivos para vazão de entrada) que são chamados de outliers, ou seja, pontos que fogem do padrão que foram observados na subseção da métrica. Essa fuga do padrão se deu em momentos específicos do jogo onde se estava montando o ambiente, uma vez que a disputa dura menos de dez minutos, que foi o tempo estabelecido no plano de experimentos para coleta de todos os gêneros e tecnologias. No jogo do gênero esporte a taxa de vazão total ficou em torno de 55kbps para as três tecnologias de acesso à rede, quase a metade necessária para rodar o jogo FPS. Isso se deve ao fato do jogo de FPS, CoD, interagir com vários jogadores on line no mesmo ambiente enquanto o jogo do esporte fifa no modo de jogo analisado é apenas 1x1, ou seja, dois usuários on line interagindo. Por fim da taxa de vazão do jogo do gênero de luta notou-se que o mesmo utiliza-se de uma maior largura de banda em relação aos outros dois gêneros de jogo para rodar, chegando a uma taxa de vazão média de 228kbps para ser jogado on line.

Para a métrica do volume de dados o jogo do gênero de FPS atingiu um valor em torno de 6,75Mb para cada dez minutos de jogo em relação às três tecnologias de acesso à rede. Notou-se que o volume de dados de saída ficou em torno de 25% a mais em relação aos dados de entrada. Para o gênero de esporte, o Fifa possui um volume de tráfego simétrico entre o volume de entrada e o volume de saída 3,86Mb para os mesmo dez minutos de jogo. Assim como no gênero de esporte, o jogo de luta possui um padrão equivalente para o volume do tráfego de entrada e o volume de tráfego de saída. A média total do volume das três tecnologias analisadas do jogo MKx ficou em torno de 16,5Mb para dez minutos de jogo, sendo assim o maior volume do tráfego dos três jogos analisados. É de suma importância conhecer o volume de dados trafegados durante o progesso dos jogos uma vez que provedores de internet estão tentando, junto a agência nacional de telecomunicações (ANATEL), condicionar a um limite de dados os planos comercializado pelo os mesmo. Desta forma, tanto os