Network Calculus views a network system as a queuing framework and provides a series of mathematical functions for finding an upper bound of an end-to-end delay. It is crucial for the design of networks and applications with a hard delay guarantee, such as the emerging Time Sensitive Network. Even though several approaches in Network Calculus can be used directly to find bounds on the worst-case delay, these bounds are usually not tight, and making them tight is a hard problem due to the extremely intensive computing requirements. This problem has also been proven as NP-Hard. One newly introduced solution to tighten the delay bound is the so-called Flow Prolongation. It extends the paths of cross flows to new sink servers, which naturally increases the worst-case delay, but might at the same time decrease the delay bound. The most straightforward and the most rigorous solution to find the optimal Flow Prolongation combinations is by doing exhaustive searches. However, this approach is not scalable with the network size. Thus, a machine learning model, Graph Neural Network (GNN), has been introduced for the prediction of the optimal Flow Prolongation combinations, mitigating the scalability issue. However, early research also found out that machine learning models consistently misclassify adversarial examples. In this thesis, Fast Gradient Sign Method (FGSM) is used to benchmark how adversarial attacks will influence the delay bound achieved by the Flow Prolongation method. It is performed by slightly modifying the input network features based on their gradients. To achieve this, we first learned the usage of NetCal DNC, an Free and Open Source Software, to calculate the Pay Multiplexing Only Once (PMOO), one of the Network Calculus methods for the delay bound calculation. Then we reproduced the GNN model based on PMOO, and achieved an accuracy of 65%. Finally, the FGSM is implemented on a newly created dataset with a large number of servers and flows inside. Our results demonstrate that with at most 14% changes on the network features input, the accuracy of GNN drastically decreases to an average 9.45%, and some prominent examples are found whose delay bounds are largely loosened by the GNN Flow Prolongation prediction after the FGSM attack. / Nätverkskalkylen behandlar ett nätverkssystem som ett system av köer och tillhandahåller ett antal matematiska funktioner som används för att hitta en övre gräns för end-to-end förseningar. Det är mycket viktigt för designen av nätverk och applikationer med strikta begränsningar för förseningar, så som det framväxande Time Sensitive Network. Även om ett flertal tillvägagångssätt i nätverkskalkylen kan användas direkt för att finna gränsen för förseningar i det värsta fallet så är dessa vanligtvis inte snäva. Att göra gränserna snäva är svårt då det är ett NP-svårt problem som kräver extremt mycket beräkningar. En lösning för att strama åt förseningsgränserna som nyligen introducerats kallas Flow Prolongation. Den utökar vägarna av korsflöden till nya sink servrar, vilket naturligt ökar förseningen i värsta fallet, men kan eventuellt också sänka förseningsgränsen. Den enklaste och mest rigorösa lösningen för att hitta de optimala Flow Prolongation kombinationerna är att göra uttömmande sökningar. Detta tillvägagångssätt är dock inte skalbart för stora nätverk. Därför har en maskininlärningsmodell, ett Graph Neural Network (GNN), introducerats för att förutspå de optimala Flow Prolongation kombinationerna och samtidigt mildra problemen med skalbarhet. Dock så visar de tidiga fynden att maskininlärningsmodeller ofta felaktigt klassificerar motstridiga exempel. I detta projekt används Fast Gradient Sign Method (FGSM) för att undersöka hur motståndarattacker kan påverka förseningsgränsen som hittas med hjälp av Flow Prolongation metoden. Detta görs genom att modifiera indata-nätverksfunktionerna en aning baserat på dess gradienter. För att uppnå detta lärde vi oss först att använda NetCal DNC, en mjukvara som är gratis och Open Source, för att kunna beräkna Pay Multiplexinng Only Once (PMOO), en metod inom nätverkskalkylen för att beräkna förseningsgränser. Sedan reproducerade GNN modellen baserat på PMOO, och uppnådde en träffsäkerhet på 65%. Slutligen implementerades FGSM på ett nytt dataset med ett stort antal servrar och flöden. Våra resultat visar att förändringar på upp till 14% på indata-nätverksfunktionerna resulterar i att träffsäkerheten hos GNN minskar drastiskt till ett genomsnitt på 9.45%. Vissa exempel identifierades där förseningsgränsen utvidgas kraftfullt i GNN Flow Prolongation förutsägelsen efter FGSM attacken.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-325846 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Wang, Weiran |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:99 |
Page generated in 0.0515 seconds