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Traffic Flow Visualisierung

Entdecken Sie eine innovative Lösung zur grafischen Darstellung und Analyse von Netzwerk-Traffic-Flows. Unsere webbasierte Plattform kombiniert moderne Visualisierungstechnologien mit leistungsstarker Datenanalyse, um komplexe Netzwerkstrukturen verständlich und interaktiv darzustellen.

Ausgangslage

Die Überwachung und Analyse von Netzwerk-Traffic wird in der heutigen digitalisierten Welt immer kritischer. Netzwerkadministratoren und Sicherheitsexperten benötigen effektive Werkzeuge zur Echtzeitüberwachung, um Datenflüsse zu verstehen, Anomalien frühzeitig zu erkennen und Traffic-Patterns zu dokumentieren. Traditionelle Monitoring-Tools bieten oft nur statische Ansichten oder komplexe Tabellenformate, die eine schnelle Erfassung der Netzwerksituation erschweren. ntop liefert zwar umfassende Daten, jedoch fehlt eine intuitive, grafische Darstellung der Netzwerktopologie.

Problemstellung

Die Herausforderungen beim Netzwerk-Monitoring umfassen die Komplexität der Datenvisualisierung, da Rohdaten aus ntop-APIs schwer interpretierbar sind und statische Dashboards keine dynamischen Beziehungen zwischen Hosts zeigen. Zusätzlich ändern sich Netzwerk-Traffic und Alerts kontinuierlich, wodurch Echtzeit-Integration essentiell wird. Die Benutzerfreundlichkeit leidet unter komplexer Navigation durch grosse Netzwerktopologien und fehlender Filterung relevanter Informationen für verschiedene Anwendergruppen.

Unser Projekt adressiert diese Problemstellungen durch eine innovative Web-Anwendung, die ntop-Daten in eine interaktive, grafische Netzwerktopologie transformiert. Mittels Cytoscape.js werden Hosts als Knoten und Verbindungen als Kanten dargestellt, ergänzt durch Echtzeit-Traffic-Diagramme und detaillierte Flow-Analysen.

Grundlegende Netzwerktopologie mit Alert-Integration

Intuitive Netzwerkvisualisierung in Aktion

Zwei Cisco-Netzwerkgeräte werden über eine dynamische Verbindung mit Live-Traffic-Daten (431,91 bps) visualisiert. Das rechte Panel zeigt Sicherheitsalarme der letzten 5 Minuten wie "Suspicious Upload"-Warnungen sowie detaillierte NetFlow- und Mikrotik-Protokolldaten. Netzwerkanomalien werden sofort erkennbar, während laufende Verbindungen und deren Datenraten überwacht werden.

Umfassende Flow-Analyse mit Sicherheitsüberwachun

Umfassende Flow-Analyse mit Sicherheitsüberwachung

Das System erkennt und zeigt kritische Sicherheitsereignisse wie "Port Scan Detected"-Alarme an, während detaillierte Traffic-Aufschlüsselungen über mehrere IP-Adressen präsentiert werden. Die Benutzeroberfläche bietet granulare Sichtbarkeit in UDP-, NetFlow-, GoogleCloud- und BitTorrent-Traffic-Muster. Administratoren können schnell Sicherheitsvorfälle mit tatsächlichem Netzwerkverhalten korrelieren und fundierte Entscheidungen treffen.

Dynamische Protokollfilterung

Filterung für gezielte Analyse

Das Dropdown-Menü ermöglicht die Filterung von Traffic nach TCP-, UDP-, DNS-, DHCP- und NetFlow-Protokollen. Netzwerkadministratoren können spezifische Arten der Netzwerkkommunikation isolieren und analysieren. Dieser gezielte Ansatz optimiert Fehlerbehebungsprozesse und ermöglicht fokussierte Untersuchungen bestimmter Netzwerkverhaltensweisen.

Entwickelte Lösung und ihre Vorteile

Im Rahmen dieses Projekts entwickelten wir eine webbasierte Traffic-Flow-Visualisierungsanwendung, die komplexe ntop-Netzwerkdaten in eine intuitive, interaktive grafische Oberfläche transformiert.

Die folgenden Kernfunktionen wurden implementiert:

  • Interaktive Netzwerktopologie - Hosts werden als klickbare Knoten mit dynamischen Verbindungslinien dargestellt
  • Echtzeit-Traffic-Visualisierung - Live-Datenströme mit farbkodierter Traffic-Intensität (grün < 600 Mbps, orange < 700 Mbps, rot ≥ 700 Mbps)
  • Protokoll-Filterung - Dynamische Filterung für TCP, UDP, DNS, DHCP und weitere Netzwerkprotokolle
  • Flow-Analyse-Dashboard - Detaillierte Paketflussinformationen mit 5-Minuten-Verlaufsdatenpufferung
  • Alert-Integration - Sicherheitswarnungen direkt in die Netzwerktopologie eingebettet
  • Drag-and-Drop-Oberfläche - Flexible Anpassung des Netzwerk-Layouts

Um Echtzeit-Netzwerk-Monitoring-Funktionen bereitzustellen, verwendeten wir verschiedene moderne Webtechnologien und -techniken:

  • Cytoscape.js für interaktive Graph-Visualisierung
  • Chart.js für eingebettete Traffic-Flow-Diagramme
  • FastAPI für hochperformante Datenverarbeitung
  • Containerisierte Bereitstellung mit Docker/DevPod-Unterstützung
  • RESTful-API-Integration mit bestehender ntop-Infrastruktur
  • Plattformübergreifende Browser-Kompatibilität für universellen Zugang

Die Lösung reduziert die Netzwerkdiagnosezeit erheblich, verbessert die Reaktion auf Sicherheitsvorfälle und bietet Management-Teams klare Visualisierungen für strategische Netzwerkplanungsentscheidungen.

Technische Schlüsselbegriffe

  • NetzwerktopologieGrafische Darstellung aller Hosts und deren Verbindungen in einem Netzwerk.
  • Traffic-FlowDatenverkehr zwischen zwei Netzwerkendpunkten mit Informationen zu Protokoll und Übertragungsrate.
  • Echtzeit-VisualisierungLive-Darstellung von Netzwerkdaten ohne spürbare Verzögerung.
  • Cytoscape.jsJavaScript-Bibliothek zur Erstellung interaktiver Netzwerk-Graphen.
  • ntopOpen-Source-Tool zur Netzwerk-Traffic-Überwachung in Echtzeit.
  • Anomalie-ErkennungAutomatische Identifikation ungewöhnlicher Netzwerkaktivitäten.
  • RESTful APISchnittstelle für standardisierten Datenaustausch zwischen Anwendungen.

Customer

Projekt des Instituts für Mobile und Verteilte Systeme der FHNW

Team

Lukas Nyffenegger, Shenia Scherer

Advisors
Prof. Dr. Christopher Scherb
Luc Heitz