NetProbe

UDP Tabanlı Güvenilir Dosya Aktarımı, Trafik İzleme ve Ağ Performans Analiz Platformu

Bursa Teknik Üniversitesi — Bilgisayar Ağları Dönem Projesi

GitHub bağlantısı: https://github.com/OrtakLab/netprobe-udp

---

Proje Yapısı

netprobe/
├── src/
│   ├── protocol.py        # Paket yapısı ve serializasyon (CRC32)
│   ├── server.py          # UDP sunucu
│   ├── client.py          # Stop-and-Wait UDP istemci
│   ├── sliding_window.py  # Go-Back-N sliding window istemci (bonus)
│   ├── network_sim.py     # Kayıp / gecikme simülatörü
│   ├── logger.py          # CSV event logger
│   └── analyzer.py        # Performans metrikleri ve grafik üretimi
├── static/
│   ├── index.html         # Web arayüzü
│   └── style.css
├── logs/                  # Otomatik oluşturulan CSV loglar
├── results/               # Grafik çıktıları (PNG)
├── test_files/            # Test dosyaları (run_experiments.py tarafından üretilir)
├── uploads/               # Web arayüzünden yüklenen dosyalar ve rapor PDF'leri
├── web_app.py             # Flask web arayüzü backend (port 8080)
├── run_experiments.py     # Tüm deney senaryolarını otomatik çalıştırır
└── requirements.txt

---

Kurulum

pip install -r requirements.txt

Python 3.10+ gereklidir.

---

Hızlı Başlangıç

Seçenek A — Web Arayüzü (Önerilen)

python web_app.py

Tarayıcıda http://localhost:8080 adresine gidin. Arayüz üzerinden sunucuyu başlatabilir, dosya gönderebilir ve sonuçları analiz edebilirsiniz.

---

Seçenek B — Komut Satırı

1 — Sunucuyu başlat (Terminal 1)

python src/server.py --port 5001

2 — Dosya gönder (Terminal 2)

python src/client.py --file test_files/file_1MB.bin ^
    --host 127.0.0.1 --port 5001 ^
    --packet-size 1024 --timeout 1.0 --max-retries 5

3 — Performans analizi

python src/analyzer.py --log logs/transfer_client_<timestamp>.csv ^
    --file-size 1048576 --output results/

Not: Tüm betikler netprobe/ kök dizininden çalıştırılmalıdır (src/ içinden değil).

---

Tüm Parametreler

server.py

Parametre	Varsayılan	Açıklama
--port	5001	UDP port
--output-dir	received	Alınan dosyaların kaydedileceği klasör
--loss-rate	0.0	Yapay paket kayıp oranı [0, 1)
--delay	0.0	Yapay gecikme (ms)
--log-dir	logs	Log klasörü
--label	""	Log dosyası etiketi
--idle-timeout	8.0	Yarım kalan aktarımı .partial olarak kaydetmeden önce beklenecek süre

client.py (Stop-and-Wait)

Parametre	Varsayılan	Açıklama
--file	—	Gönderilecek dosya (zorunlu)
--host	127.0.0.1	Sunucu IP
--port	5001	Sunucu portu
--packet-size	1024	Paket payload boyutu (byte)
--timeout	1.0	ACK timeout süresi (saniye)
--max-retries	5	Maksimum yeniden gönderim sayısı
--log-dir	logs	Log klasörü
--label	""	Log dosyası etiketi

sliding_window.py (Go-Back-N, bonus)

client.py parametrelerine ek olarak:

Parametre	Varsayılan	Açıklama
--window-size	4	Pencere boyutu

---

Deney Senaryoları

Aşağıdaki komutlar PowerShell içindir. Her senaryo için önce sunucuyu başlatın, ardından istemciyi çalıştırın.

Senaryo 1 — Paket Boyutunun Etkisi

# Terminal 1
python src/server.py --port 5001

# Terminal 2
foreach ($pkt in @(512, 1024, 4096, 8192)) {
    python src/client.py --file test_files/file_1MB.bin `
        --packet-size $pkt --label "s1_pkt$pkt"
}

Senaryo 2 — Timeout Değerinin Etkisi

foreach ($to in @(0.1, 0.5, 1.0, 2.0)) {
    python src/client.py --file test_files/file_100KB.bin `
        --timeout $to --label "s2_to$($to -replace '\.','')s"
}

Senaryo 3 — Kayıp Oranının Etkisi

# Her kayıp oranı için sunucuyu yeniden başlatın:
python src/server.py --loss-rate 0.05 --label s3_loss5
# Ardından istemciyi --label s3_loss5 ile çalıştırın

Senaryo 4 — Dosya Boyutunun Etkisi

foreach ($f in @("1KB", "100KB", "1MB", "10MB")) {
    python src/client.py --file "test_files/file_$f.bin" `
        --packet-size 1024 --label "s4_$f"
}

Tüm senaryoları otomatik çalıştır

python run_experiments.py --port 5001

Not: 1, 2 ve 4. senaryolar için --port üzerinde normal sunucu çalışıyor olmalıdır. 3. senaryo, kayıp oranlarını çakışma olmadan test etmek için otomatik olarak bir sonraki portu kullanır (--port 5001 verilirse 5002).

---

Protokol

Veri Paketi (big-endian)

| type(1B) | seq_num(4B) | total_pkts(4B) | payload_len(2B) | CRC32(4B) | payload |

ACK Paketi

| type(1B) | ack_num(4B) | CRC32(4B) |

Tür	Değer
DATA	0x01
ACK	0x02
FIN	0x03
FIN_ACK	0x04

Bütünlük kontrolü: CRC32 her pakette, SHA-256 hash FIN paketinde gönderilir.

---

Log Formatı

logs/transfer_<label>_<timestamp>.csv

Sütun	Açıklama
timestamp	time.perf_counter() değeri (saniye)
event	Olay türü (aşağıya bakın)
seq_num	Paket sıra numarası
detail	Ek bilgi (örn. attempt=2)

Olay	Açıklama
SEND	Paket gönderildi
ACK_RECV	ACK alındı
TIMEOUT	ACK zaman aşımı
RETRANSMIT	Paket yeniden gönderildi
DROP_SIM	Sunucu tarafından simüle edilen kayıp
DUPLICATE	Yinelenen paket atıldı
RECV	Sunucu paketi aldı
TRANSFER_DONE	Aktarım tamamlandı
TRANSFER_FAIL	Aktarım başarısız (max deneme aşıldı)
INTEGRITY_OK	SHA-256 doğrulaması geçti
INTEGRITY_FAIL	SHA-256 doğrulaması başarısız

---

Web Arayüzü Ekran Görüntüleri

Web arayüzü; UDP dosya aktarım sürecini kolayca yönetmenizi, ağ gecikmelerini/kayıplarını dinamik olarak simüle etmenizi ve aktarım sonrasında oluşan performans metriklerini grafiklerle canlı olarak incelemenizi sağlar.

1. UDP Sunucu Yapılandırması (Adım 1)

Yapay paket kaybı ve gecikme (delay) parametrelerini belirleyerek UDP sunucusunu tek tıkla başlatabilirsiniz.

2. Güvenilir Dosya Gönderimi (Adım 2)

Gönderilecek dosyayı sürükle-bırak yöntemiyle seçebilir; paket boyutu, ACK zaman aşımı ve maksimum yeniden deneme limitlerini belirleyebilirsiniz. Ayrıca Go-Back-N (kayan pencere) protokolünü ve pencere boyutunu aktif hale getirebilirsiniz.

3. Aktarım Metrikleri ve Canlı Analiz (Adım 3)

Aktarım tamamlandığında Throughput (kbps), Goodput (kbps), ortalama RTT (ms) ve paket yeniden iletim oranları (Retransmit Rate) anlık olarak hesaplanır. "Analiz et" butonuyla Throughput ve Goodput değerlerini karşılaştıran grafikler dinamik olarak çizilir.

4. Otomatik Deney Seti (Adım 4)

Farklı paket boyutları, timeout değerleri, kayıp oranları ve dosya boyutlarının performans üzerindeki etkilerini incelemek için otomatik deney senaryolarını tek tuşla koşturabilir, üretilen grafikleri anlık olarak arayüzde görebilirsiniz.

---

Bağımlılıklar

• Python standart kütüphanesi: socket, struct, zlib, hashlib, threading, csv, time
• Dış kütüphaneler: matplotlib, pandas (analiz için), flask (web arayüzü için)