Реактивне трасування поведінкових сценаріїв в односторінкових додатках через інтеграцію Bun-базованих WebSocket-каналів та OpenTelemetry
Анотація
Метою дослідження було оцінити часову ефективність реактивного трасування поведінки користувача в односторінкових додатках через інтеграцію WebSocket-каналів на базі Bun з OpenTelemetry. Методологія включала створення прототипу додатка на React, високочастотний моніторинг і агрегування SCADA-даних, побудову та оптимізацію нейромережі 64-32-16 у TensorFlow, симуляції в MATLAB/Simscape, а також статистичний аналіз із використанням регресії Theil-Sen, Seasonal and Trend-декомпозиції, тесту Брауна-Форсайта, двофакторного аналізу варіантів, бутстреп-перестановки, критерія Дікі-Фуллера та кривих виживання Каплана-Мейєра. Результати показали, що комбінація протоколу гіпертекстової передачі із бінарною серіалізацією у форматі Protocol Buffers забезпечила найнижчу затримку виявлення подій, яка становила в середньому 45,09 мілісекунди, та найнижчу затримку передачі, що сягала лише 62,83 мілісекунди у сценарії заповнення форм. У той же час комбінація вебсокетів із текстовим форматом JavaScript Object Notation продемонструвала найвищі показники затримки, із середнім значенням виявлення подій 69,99 мілісекунди та затримкою передачі до 88,1 мілісекунди, а також найбільшу варіативність у часі реакції. Статистичний аналіз підтвердив суттєві відмінності між усіма конфігураціями: результати дисперсійного аналізу виявили надзвичайно високі значення F-статистики для обох показників із рівнем значущості p меншим за 0,000001, що свідчить про реальний вплив як протоколу, так і формату серіалізації на часову ефективність. Додатково встановлено, що затримка виявлення подій та затримка передачі були незалежними величинами, оскільки коефіцієнти кореляції в усіх випадках залишалися близькими до нуля. Таким чином, оптимальною конфігурацією для високочастотних телеметричних систем був гіпертекстовий протокол із бінарним форматом Protocol Buffers, що забезпечує не лише мінімальні часові затримки, але й стабільність у навантажених середовищах. Практична значимість результатів полягає в можливості використання їх інженерами з продуктивності, архітекторами фронтенду та розробниками моніторингових систем для створення ефективних та масштабованих рішень, орієнтованих на аналіз поведінки користувачів у режимі реального часу
Ключові слова
часові затримки; асинхронність; бінарна серіалізація; обробка подій; HTTP-JSON; телеметрична архітектура
Використані джерела
- Amirkhanov, B., Amirkhanova, G., Kunelbayev, M., Adilzhanova, S., & Tokhtassyn, M. (2025). Evaluating HTTP, MQTT over TCP and MQTT over WEBSOCKET for digital twin applications: A comparative analysis on latency, stability, and integration. International Journal of Innovative Research and Scientific Studies, 8(1), 679-694. doi: 10.53894/ijirss.v8i1.4414.
- Deeter, T., Green, D.H., Kidwell, S., Kane, T.J., Donnal, J.S., Vasquez, K., Sievenpiper, B., & Leeb, S.B. (2021). Behavioral modeling for microgrid simulation. IEEE Access, 9, 35633-35645. doi: 10.1109/access.2021.3061891.
- Donta, P.K., Srirama, S.N., Amgoth, T., & Annavarapu, C.S.R. (2021). Survey on recent advances in IoT application layer protocols and machine learning scope for research directions. Digital Communications and Networks, 8(5), 727-744. doi: 10.1016/j.dcan.2021.10.004.
- Eder, C., Winzinger, S., & Lichtenthäler, R. (2023). A comparison of distributed tracing tools in serverless applications. In 2023 IEEE international conference on service-oriented system engineering (SOSE) (pp. 98-105). Athens: Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/SOSE58276.2023.00018.
- Faizulin, O., & Nazarkevych, M. (2024). Methods and means of analyzing application security via distributed tracing. Journal of Lviv Polytechnic National University “Information Systems and Networks”, 16, 69-87. doi: 10.23939/sisn2024.16.069.
- Fernández, F., Zverev, M., Garrido, P., Juárez, J.R., Bilbao, J., & Agüero, R. (2021). Even lower latency in IIoT: Evaluation of QUIC in industrial IoT scenarios. Sensors, 21(17), article number 5737. doi: 10.3390/ s21175737.
- Huang, C., et al. (2022). Artificial intelligence enabled radio propagation for communications – part II: Scenario identification and channel modeling. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 70(6), 3955-3969. doi: 10.1109/tap.2022.3149665.
- Huang, W., Zhang, L., Wu, H., Min, F., & Song, A. (2022). Channel-Equalization-HAR: A light-weight convolutional neural network for wearable sensor based human activity recognition. IEEE Transactions on Mobile Computing, 22(9), 5064-5077. doi: 10.1109/tmc.2022.3174816.
- Hunko, I. (2025). Adaptive approaches to software testing with embedded artificial intelligence in dynamic environments. International Journal of Current Science Research and Review, 8(5), 2036-2051. doi: 10.47191/ ijcsrr/v8-i5-10.
- Iori, F., Perovic, G., Cini, F., Mazzeo, A., Falotico, E., & Controzzi, M. (2023). DMP-based reactive robot-to-human handover in perturbed scenarios. International Journal of Social Robotics, 15(2), 233-248. doi: 10.1007/s12369022-00960-4.
- Jackson, S., Cummings, N., & Khan, S. (2024). Streaming technologies and serialization protocols: Empirical performance analysis. ArXiv. doi: 10.48550/arXiv.2407.13494.
- Kaliiukh, Iu., et al. (2025). Application of Digital Twins and IoT for investigating damage caused to buildings under dynamic influences. In Proceedings of the fib symposium in Antibes (pp. 3069-3073). Antibes: fib. The International Federation for Structural Concrete.
- Keerativoranan, N., Saito, K., & Takada, J. (2024). Grid-based channel modeling technique for scenario-specific wireless channel emulator based on path parameters interpolation. IEEE Open Journal of the Communications Society, 5, 1724-1739. doi: 10.1109/ojcoms.2024.3373538.
- Kolodii, R. (2024). Unpacking Russia’s cyber-incident response. Security Studies, 33(4), 640-669. doi: 10.1080/09636412.2024.2391757.
- Li, Q., Peng, Z., Feng, L., Liu, Z., Duan, C., Mo, W., & Zhou, B. (2023). ScenarioNet: Open-source platform for largescale traffic scenario simulation and modeling. In NIPS ‘23: Proceedings of the 37th international conference on neural information processing systems (pp. 3894-3920). New Orleans: Neural Information Processing Systems Foundation, Inc.
- Li, R., Sun, J., Xue, J., & Masouros, C. (2023). Scenario-aware learning approaches to adaptive channel estimation. IEEE Transactions on Communications, 72(2), 874-889. doi: 10.1109/tcomm.2023.3330878.
- Lin, C., He, J., Shen, C., Li, Q., & Wang, Q. (2022). CrossBehaAuth: Cross-scenario behavioral biometrics authentication using keystroke dynamics. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing, 20(3), 2314-2327. doi: 10.1109/tdsc.2022.3179603.
- Maltsev, E., & Amin, R.U. (2024). Impact of serialization format on inter-service latency. Advances in CyberPhysical Systems, 9(2), 89-94. doi: 10.23939/acps2024.02.089.
- Mbugua, A.W., Chen, Y., Raschkowski, L., Thiele, L., Jaeckel, S., & Fan, W. (2020). Review on ray tracing channel simulation accuracy in sub-6 GHz outdoor deployment scenarios. IEEE Open Journal of Antennas and Propagation, 2, 22-37. doi: 10.1109/ojap.2020.3041953.
- Mengjiao, Z., Yu, L., Jie, H., Ruisi, H., Jingfan, Z., Chongyang, Y., & Chengxiang, W. (2024). Artificial intelligence based multi-scenario mmWave channel modeling for intelligent high-speed train communications. China Communications, 21(3), 260-272. doi: 10.23919/jcc.ja.2022-0406.
- Nõu, A., Talluri, S., Iosup, A., & Bonetta, D. (2025). Investigating performance overhead of distributed tracing in microservices and serverless systems. In ICPE ‘25: Companion of the 16th ACM/SPEC international conference on performance engineering (pp. 162-166). New York: Association for Computing Machinery. doi: 10.1145/3680256.3721316.
- Perin, G., Wu, L., & Picek, S. (2022). Exploring feature selection scenarios for deep learning-based side-channel analysis. IACR Transactions on Cryptographic Hardware and Embedded Systems, 2022(4), 828-861. doi: 10.46586/ tches.v2022.i4.828-861.
- Salomon, D., Weiss, A., & Levi, I. (2021). Improved filtering techniques for single- and multi-trace side-channel analysis. Cryptography, 5(3), article number 24. doi: 10.3390/cryptography5030024.
- Sanchez, P.M.S., Valero, J.M.J., Celdran, A.H., Bovet, G., Perez, M.G., & Perez, G.M. (2021). A survey on device behavior fingerprinting: Data sources, techniques, application scenarios, and datasets. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 23(2), 1048-1077. doi: 10.1109/comst.2021.3064259.
- Shuangde, L., Yuanjian, L., Leke, L., Xijia, B., Guyue, Z., Yaxin, Y., Anwen, R., & Qi, S. (2021). Millimeter wave channel characteristics of outdoor microcellular based on improved ray tracing method and BP neural network algorithm. Chinese Journal of Radio Science, 36(3), 430-442. doi: 10.12265/j.cjors.2020217.
- Steinmann, P., Auping, W.L., & Kwakkel, J.H. (2020). Behavior-based scenario discovery using time series clustering. Technological Forecasting and Social Change, 156, article number 120052. doi: 10.1016/j.techfore.2020.120052.
- Thakur, A., & Chandak, M.B. (2022). A review on opentelemetry and HTTP implementation. International Journal of Health Sciences, 6(S2), 15013-15023. doi: 10.53730/ijhs.v6ns2.8972.
- Tian, Y., Li, H., Zhu, Q., Mao, K., Ali, F., Chen, X., & Zhong, W. (2024). Generative network-based channel modeling and generation for air-to-ground communication scenarios. IEEE Communications Letters, 28(4), 892-896. doi: 10.1109/lcomm.2024.3363621.
- Wang, C., Lv, Z., Gao, X., You, X., Hao, Y., & Haas, H. (2022). Pervasive wireless channel modeling theory and applications to 6G GBSMs for all frequency bands and all scenarios. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 71(9), 9159-9173. doi: 10.1109/tvt.2022.3179695.
- Xiong, L., Yao, Z., Miao, H., & Ai, B. (2021). Vehicle-to-vehicle channel characterization based on ray-tracing for urban road scenarios. Wireless Communications and Mobile Computing. doi: 10.1155/2021/8854247.
- Yang, M., et al. (2020). Machine-learning-based scenario identification using channel characteristics in intelligent vehicular communications. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 22(7), 39613974. doi: 10.1109/tits.2020.3001132.
- Zhang, J., & Wu, X. (2024). An anti-jamming game between dynamically-sensing jammer and legitimate user with faking-slot transmission. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 73(7), 10287-10300. doi: 10.1109/ tvt.2024.3372969.
- Zhang, J., Lin, J., Tang, P., Fan, W., Yuan, Z., Liu, X., Xu, H., Lyu, Y., Tian, L., & Zhang, P. (2024). Deterministic ray tracing: A promising approach to THZ channel modeling in 6G deployment scenarios. IEEE Communications Magazine, 62(2), 48-54. doi: 10.1109/mcom.001.2200486.
- Zhang, J., Liu, L., Fan, Y., Zhuang, L., Zhou, T., & Piao, Z. (2020). Wireless channel propagation scenarios identification: A perspective of machine learning. IEEE Access, 8, 47797-47806. doi: 10.1109/ access.2020.2979220.
- Zheng, Z., Trivedi, K.S., Wang, N., & Qiu, K. (2017). Markov regenerative models of webservers for their user-perceived availability and bottlenecks. IEEE Transactions on Dependable and Secure Computing, 17(1), 92-105. doi: 10.1109/tdsc.2017.2753803.
- Zhou, W., Borjigin, A., & He, C. (2025). Behavioral Universe Network (BUN): A behavioral information-based framework for complex systems. ArXiv. doi: 10.48550/arXiv.2504.15146.