Statistical Data Analysis of Network Traffic BehaviorUnder DDoS-Attack

Authors

  • Alexey L. Shkerin Russian Technological University − MIREA
  • Dmitriy I. Ponayotov Russian Technological University − MIREA
  • Fedor V. Piskun Russian Technological University − MIREA

DOI:

https://doi.org/10.17072/1993-0550-2026-2-112-129

Keywords:

statistical analysis, DDoS, network traffic, Kolmogorov-Smirnov test, Maxwell–Boltzmann distribution, Laplace distribution, goodness of fit

Abstract

Due to the recent advancement of informatization in society, there has been a recent increase in the number of attacks by malicious users who steal data and overload the network. The aim of this work is to investigate the statistical characteristics of DDoS traffic, evaluate the robustness of point estimates, and check the data's conformity with known distributions. Constructing a histogram and empirical distribution function; splitting the sample into five random subsamples (  of the volume); calculating point estimates (median, mean, variance, standard deviation); constructing  confidence intervals for the expectation and variance; calculating the trimmed mean; testing the symmetry hypothesis using the asymmetry coefficient; applying the Kolmogorov–Smirnov test and the graphical goodness of fit method with conformity assessment using the  determination coefficient for three distributions: lognormal, Maxwell–Boltzmann, and Laplace. The analysis revealed pronounced right-sided asymmetry and a heavy tail. The sample mean was significantly shifted to the right compared to the median and trimmed mean, which is typical for this type of distribution structure. Although the true mean  fell within the  confidence intervals of all subsamples, the true variance did not fall within any of them, demonstrating the instability of this estimate. All three considered parametric models (lognormal, Maxwell-Boltzmann, and Laplace) were rejected at the significance level of , despite the fact that the Laplace distribution formally demonstrated the highest quality of fit. The study confirmed that DDoS traffic has a complex structure that is not described by classical parametric models. The obtained results substantiate the need to apply complex and nonparametric approaches in data preprocessing and the development of malicious traffic detection systems.

References

Кодацкий Н. М., Муратов И. А. Решения в кибербезопасности // StudNet. 2022. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/resheniya-v-kiberbezopasnosti (дата обращения: 10.22.2025).

Крыгин Н. Д. DDoS-атаки и защиты от них // Столыпинский вестник. 2022. № 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ddos-ataki-i-zaschity-ot-nih (дата обращения: 10.22.2025).

Nour Moustafa // The Bot-IoT dataset from IEEE-DataPort. URL: https://dx.doi.org/10.21227/r7v2-x988 (дата обращения: 10.22.2025).

The CAIDA UCSD "DDoS Attack 2007" Dataset. URL: https://www.caida.org/catalog/datasets/ddos-20070804_dataset/ (дата обращения: 27.01.2026).

Cloudflare Radar. URL: https://radar.cloudflare.com/?dateRange=7d (дата обращения: 27.01.2026).

Коновалова М. Е., Жиронкин С. А., Сагдеев Р. Р. Особенности формирования инвестиционного портфеля розничных инвесторов // Вестник РГЭУ (РИНХ). 2024. № 2.

Дьячкова О. Н., Михайлов А. Е. Опыт применения эмпирических функций распределения для описания градостроительной деятельности (на примере Санкт-Петербурга) // Экология урбанизированных территорий. 2023. № 2.

Mokhtar S. f., Yusof Z. Md, Sapiri H. Confidence Interval Estimating the Mean of Normal Distribution and Skewed Distribution // Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences. 2024. Vol. 20(5). P. 1124−1135. URL: https://www.researchgate.net/publication/384959202_Confidence_Interval_Estimating_the_Mean_of_Normal_Distribution_and_Skewed_Distribution (дата обращения: 10.22.2025).

Галалу В. Г., Киракосян С. А., Аль-Карави Х. Ш. М., Турулин И. И. Сравнительная оценка методов усреднений для фильтрации измерительных сигналов // Известия ЮФУ. Технические науки. 2023. № 2 (232). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sravnitelnaya-otsenka-metodov-usredneniy-dlya-filtratsii-izmeritelnyh-signalov (дата обращения: 10.22.2025).

Буре В. М. Теория вероятностей и вероятностные модели: учебник. В. М. Буре, Е. М. Парилина, А. А. Седаков. Санкт-Петербург: Лань, 2020. 296 с. ISBN 978-5-8114-3168-7. URL: https://e.lanbook.com/book/108328 (дата обращения: 10.22.2025).

Тарханова А. М., Шулдикова Н. С. Компьютерное моделирование процесса установления распределения молекул по энергиям // МНКО. 2023. № 2 (99). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kompyuternoe-modelirovanie-protsessa-ustanovleniya-raspredeleniya-molekul-po-energiyam (дата обращения: 10.22.2025).

Chattamvelli R., ShanmugamR. Laplace Distribution. In: Continuous Distributions in En-gineering and the Applied Sciences. Part II. Synthesis Lectures on Mathematics & Statis-tics. Springer, Cham. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-02435-1_4 P. 189–199 (да-та обращения: 10.22.2025).

Воробьёв Р. И., Брагин А. С. Исследование статистических критериев проверки гипотез для целей определения местоположения // Экономика и качество систем связи. 2022. № 3 (25). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-statisticheskih-kriteriev-proverki-gipotez-dlya-tseley-opredeleniya-mestopolozheniya (дата обращения: 10.22.2025).

Шукуров И. А. Парная регрессия и корреляция // Universum: технические науки. 2021. № 5–1 (86). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/parnaya-regressiya-i-korrelyatsiya (дата обращения: 10.22.2025).

Кочергин С. В., Артемова С. В., Бакаев А. А., Митяков Е. С., Вегера Ж. Г., Максимо-ва Е. А. Кибербезопасность смарт-сетей: сравнение подходов машинного обучения для обнаружения аномалий // Russian Technological Journal. 2024. Т. 12(6). С. 7–19. URL: https://doi.org/10.32362/2500-316X-2024-12-6-7-19 (дата обращения: 10.22.2025).

Downloads

Published

2026-07-13

How to Cite

Statistical Data Analysis of Network Traffic BehaviorUnder DDoS-Attack. (2026). BULLETIN OF PERM UNIVERSITY. MATHEMATICS. MECHANICS. COMPUTER SCIENCE, 2 (73), 112-129. https://doi.org/10.17072/1993-0550-2026-2-112-129

Similar Articles

1-10 of 47

You may also start an advanced similarity search for this article.